Apostila Drenagem IME

D r e n a g e m Urbana e de Rodovias

Instituto Militar de Engenharia - IME

Curso de Drenagem Urbana e Meio Ambiente

INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA

Cel PAULO ROBERTO DIAS MORALES

CURSO DE DRENAGEM URBANA E MEIO AMBIENTE

Apostila Destinada à Complementação do Curso de Drenagem e Meio Ambiente – ABPv

Colaboradores:

Saul Germano Rabello Quadros

Adriano da Rocha Reis

Rio de Janeiro

2003

INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME Índice

Cel Paulo Roberto Dias Morales

ÍNDICE



ÍNDICE DRENAGEM URBANA

PÁG.

1. INTRODUÇÃO 1

1.1 DEFINIÇÕES E CARACTERÍSTICAS DOS TIPOS DE DRENAGEM URBANA 2

1.1.1 Campo de Aplicação da Drenagem Superficial 4

1.1.2 Campo de Aplicação da Drenagem Subterrânea 4

1.1.3 Drenagem Vertical 4

1.1.4 Drenagem por Elevação Mecânica (Bombas) 5

1.2 CRITÉRIOS E ESTUDOS PARA OBRAS DE DRENAGEM 5

1.3 DEFINIÇÃO DO ESQUEMA GERAL DE PROJETO – DETALHES E TRAÇADO DA REDE PLUVIAL 6

SÍNTESE SOBRE O SISTEMA VIÁRIO URBANO

2. INTRODUÇÃO 12

2.1 CARACTERÍSTICAS DOS SISTEMAS VIÁRIOS 12

2.2 CLASSIFICAÇÃO FUNCIONAL DAS VIAS 14

2.3 RELAÇÃO ENTRE OS TIPOS DE VIAS E TAMANHOS DE LOTES 15

CONCEITO HIDROLÓGICO

3. PRECIPITAÇÃO 18

3.1 TEMPO DE RECORRÊNCIA 18

3.2 TEMPO DE CONCENTRAÇÃO 19

3.3 PRECIPITAÇÃO DE PROJETO 21

3.4 ESCOAMENTO SUPERFICIAL 22

3.5 VAZÃO DE CONTRIBUIÇÃO 22

3.5.1 Formulas Empíricas 22

3.5.2 Método Racional (IS-03 Áreas < 10 Km2) 25

DRENAGEM

4. INTRODUÇÃO 26

4.1 DEFINIÇÃO 26

4.2 CAMPO DE APLICAÇÃO 30

4.3 CLASSIFICAÇÃO 31

4.4 DRENAGEM SUPERFICIAL 32

4.4.1 Detalhamento 34

4.4.1.1 Sarjeta Pé-de-corte 34

4.4.1.2 Sarjeta de Aterro 35

4.4.2 Sarjetas – Disposições Construtivas 37

4.4.3 Valeta de Proteção de Corte 38

4.4.4 Valeta de Proteção de Aterro 41

4.4.5 Valeta de Derivação 42

4.4.6 Dimensionamento: Canais – valetas, canaletas, sarjetas e outros 43

4.4.7 Vala Lateral 47

4.4.8 Corta-Rios 48

4.4.9 Bacia de Captação 49

4.4.10 Rápidos ou Descidas D’água 50

4.4.11 Bacia de Amortecimento 52

4.4.12 Dreno Transversal de Base 53

4.4.13 Diques de Amortecimento 55

4.4.14 Revestimento Vegetal 56

4.4.15 Bueiros 58



4.5 DRENAGEM SUBTERRÂNEA 59

4.5.1 Drenos Longitudinais 60

4.5.1.1 Tipos de Drenos Longitudinais 63

4.5.1.2 Detalhamento do Tubo 64

4.5.2 Dreno Transversal 65

4.5.3 Drenos em Camadas 67

4.5.3.1 Colchão drenante 67

4.5.3.2 Filtros de transição 68

4.5.3.3 Drenos Verticais 69

4.5.3.4 Dreno Sub-horizontal profundo 71

4.5.4 Drenagem Profunda – Dimensionamento dos Drenos 72

4.5.4.1 Descarga de Projeto 72

4.5.4.2 Descarga de Projeto 73

4.5.5 Drenos cegos (sem tubos) 74

4.5.5.1 Problemas 74

4.5.6 Determinação do comprimento crítico 74

4.5.7 Espaçamento entre os drenos longitudinais 75

4.6 DRENAGEM DE MUROS DE ARRIMO 76

4.7 BUEIROS 79

4.7.1 Classificação 79

4.7.2 Nomenclatura 81

4.7.3 Técnicas Construtivas 86

4.7.3.1 Declividade 86

4.7.3.2 Alinhamento 87

4.7.3.3 Posição das Bocas 88

4.7.3.4 Fundação 90

4.7.3.5 Comprimento 92

4.7.3.6 Alas e muros de testa (viga de topo) 95

4.7.3.7 Rejuntamento 95

4.7.3.8 Reaterro 96

4.7.3.9 Cobertura 97

4.7.3.10 Localização 98

4.7.4 Drenagem de Transposição de Talvegues - Cálculo p/ determinação do tipo de bueiros 99

4.7.4.1 Elementos Constituintes 99

4.7.4.2 Classificação 99

4.8 CONSERVAÇÃO 106

4.8.1 Manutenção das Valas 108

4.8.2 Manutenção das Sarjetas 109

4.8.3 Banquetas 109

4.8.4 Drenos Subterrâneos 110

4.8.5 Bueiros 111

DRENAGEM RODOVIÁRIA URBANA E MEIO AMBIENTE

5. INTRODUÇÃO 112

5.1 A INSERÇÃO DA RODOVIA NA ÁREA URBANA 113

5.2 RETENÇÃO E DETENÇÃO DE VAZÕES 114

5.3 DEFICIÊNCIAS DOS SISTEMAS DE DRENAGEM 115

5.4 PRINCIPAIS IMPACTOS ADVINDOS DAS DEFICIÊNCIAS DOS SISTEMAS DE TRANSPORTES 115

5.4.1 Enchentes Urbanas 116



5.4.2 Enchentes em Áreas Ribeirinhas 117

5.4.3 Inundações Localizadas 118

5.4.4 Outros Impactos Ambientais 118

5.5 ALGUMAS MEDIDAS PREVENTIVAS E MITIGADORAS DOS IMPACTOS ADVINDOS DA INEFICIÊNCIA DOS SISTEMAS DE DRENAGEM 119

5.6 COMPARAÇÃO ENTRE PAÍSES DESENVOLVIDOS E O BRASIL – QUALIDADE DAS ÁGUAS 121

5.7 UMA VISÃO INTEGRADA DO CONTROLE DAS ÁGUAS EM AMBIENTES URBANOS 122

ANEXO I

DIRETRIZES BÁSICAS PARA ELABORAÇÃO DE ESTUDOS E PROJETOS RODOVIÁRIOS

ANEXO II

CÁLCULOS

ANEXO III

EXERCÍCIOS DE DRENAGEM

ANEXO IV

ORÇAMENTO PARA OBRAS DE DRENAGEM

BIBLIOGRAFIA

INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME Drenagem Urbana


DRENAGEM URBANA


Cel Paulo Roberto Dias Morales 1

DRENAGEM URBANA

1. INTRODUÇÃO

Conforme descrito por SILVEIRA (1998), a evolução da drenagem pluvial urbana no Brasil iniciou-se através da aplicação dos conceitos higienistas, observando-se sempre a predominância da implantação de sistemas separadores absolutos desde o início da sua implantação.

Como ressaltado por NASCIMENTO et al. (1999), o higienismo certamente contribuiu para a redução da contaminação por doenças de veiculação hídrica, a melhoria das condições de conforto em meio urbano e aprimoramentos de qualidade de vida, de uma maneira geral. Do ponto de vista técnico, o desenvolvimento de métodos hidrológicos de estimativa de eventos extremos, o aprimoramento de cálculos hidráulicos e a evolução de materiais possibilitaram ganhos em racionalidade de concepção e projeto de sistemas de drenagem de águas pluviais em meio urbano.

No processo de assentamento dos agrupamentos populacionais, o sistema de drenagem se sobressai como um dos mais sensíveis dos problemas causados pela urbanização, tanto em razão das dificuldades de esgotamento das águas pluviais como devido à interferência com os demais sistemas de infra-estrutura, além de que, com retenção da água na superfície do solo, surgem diversos problemas que afetam diretamente a qualidade de vida da população.

O sistema de drenagem de um núcleo habitacional é o mais destacado no processo de expansão urbana, ou seja, o que mais facilmente comprova a sua ineficiência, imediatamente após as precipitações significativas, trazendo transtornos à população quando causa inundações e alagamentos. Além desses problemas gerados, também propicia o aparecimento de doenças como a leptospirose, diarréias, febre tifóide e a proliferação dos mosquitos anofelinos, que podem disseminar a malária.

Para se evitar os problemas anteriormente citados, as águas pluviais deverão ser drenadas e como medida preventiva, adotar-se um sistema de escoamento eficaz que possa sofrer adaptações, para atender à evolução urbanística, que aparece no decorrer do tempo.

No entanto, os sistemas de drenagem de águas superficiais são, a âmbito nacional, deixados em segundo plano. Isto pode ser comprovado pelo registro dos dados sanitários encontrados no Catálogo Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental – CABES (1998), que faz uma síntese dos dados de saneamento básico no Brasil entre 1993 e 1996. O Catálogo mostra que 86,22% das áreas urbanas dispõem de redes de abastecimento de água e 39,09% são atendidas por rede de esgotamento sanitário, mas não mostra nenhum tipo de dado sobre o sistema de drenagem de águas superficiais.

O mal funcionamento dos sistemas de drenagem contribuem também, para a degradação dos sistemas de infra-estrutura rodoviária, pois, ambos os sistemas estão intimamente ligados.

Para uma eficiência do sistema de drenagem, considerando todos os aspectos anteriormente abordados, deve ser realizado, para cada região, um planejamento de drenagem.



Este planejamento tem por objetivo a tomada de decisão, segundo critérios técnico-financeiro e ambiental, que considerem: os tipos de tecnologias a serem utilizadas, o traçado geométrico, o estudo do regime de chuva, o estudo topográfico das bacias de contribuição, identificação das áreas alagadiças e o tipo de traçado viário e das vias que o compõe.

Cabe ressaltar, também, que os tipos de uso e ocupação do solo, bem como os modelos de edificações compatíveis com o mesmo são os principais parâmetros para a tomada de decisão sobre a estrutura de um sistema de drenagem urbana a ser adotada.

Isto se deve ao fato de que, para cada tipo de região urbana, as variáveis citadas anteriormente estão relacionadas à densidade populacional, que segundo os critérios sócio-econômicos da mesma, influenciam os recursos de investimentos para a implantação e operação dos sistemas de drenagem.

Este trabalho tem, portanto, o objetivo de buscar a relação entre as necessidades e efeitos ambientais, tanto na fase de implantação, como na de operação de sistemas de drenagem urbana.

1.1 DEFINIÇÕES e Características dos Tipos de Drenagem Urbana

Um sistema geral de drenagem urbana é constituído pelos sistemas de microdrenagem e macrodrenagem.

A microdrenagem urbana é definida pelo sistema de condutos pluviais, relacionados aos espaços definidos pelos loteamentos ou de rede primária urbana, que propicia a ocupação do espaço urbano ou periurbano por uma forma artificial de assentamento, adaptando-se ao sistema de circulação viária.

É formada por:

− boca de lobo: dispositivos para captação de águas pluviais, localizados nas sarjetas;

− sarjetas: elemento de drenagem das vias públicas. A calha formada é a receptora das águas pluviais que incidem sobre as vias públicas e que para elas escoam;

− poço de visita: dispositivos localizados em pontos convenientes do sistema de galerias para permitirem mudança de direção, mudança de declividade, mudança de diâmetro e limpeza das canalizações;

− tubos de ligações: são canalizações destinadas a conduzir as águas pluviais captadas nas bocas de lobo para a galeria ou para os poços de visita;

− condutos: obras destinadas à condução das águas superficiais coletadas.

No item 1.3 são comentados mais detalhes sobre esses dispositivos.

A macrodrenagem é um conjunto de obras que visam melhorar as condições de escoamento de forma a atenuar os problemas de erosões, assoreamento e inundações ao longo dos principais talvegues (fundo de vale). Ela é responsável pelo escoamento final das águas, a qual pode ser formada por: canais naturais ou artificiais, galerias de grandes dimensões e estruturas auxiliares.

A macrodrenagem de uma zona urbana corresponde a rede de drenagem natural pré-existente nos terrenos antes da ocupação, sendo constituída pelos igarapés, córregos, riachos e rios localizados nos talvegues e valas.



Os canais são cursos d'água artificiais destinados a conduzir água à superfície livre.

A topografia do terreno, a natureza do solo e o tipo de escoamento, determinam a forma da seção a ser adotada, bem como as inclinações de taludes e declividade longitudinal dos canais.

Apesar de independentes, as obras de macrodrenagem mantêm um estreito relacionamento com o sistema de drenagem urbano, devendo, portanto, serem projetadas conjuntamente para uma determinada área.

As obras de macrodrenagem consistem em:

− retificação e/ou ampliação das seções de cursos naturais (ilustrado pela FIG 1.1);

− construção de canais artificiais ou galerias de grandes dimensões (ilustrado pela FIG 1.2);

− estruturas auxiliares para proteção contra erosões e assoreamento, travessias (obras de arte) e estações de bombeamento.

As razões para a necessidade de implantar ou ampliar, nos centros urbanos, as vias de macrodrenagem são:

− saneamento de áreas alagadiças;

− a ampliação da malha viária em vales ocupados;

− evitar o aumento de contribuição de sedimento provocado pelo desmatamento e manejo inadequado dos terrenos, lixos lançados sobre os leitos, e

− a ocupação dos leitos secundários de córregos.

FIG 1.1: Retificação de Canal Natural



FIG 1.2: Galeria de Concreto Armado

1.1.1 Campo de Aplicação da Drenagem Superficial

É utilizada mais adequadamente para terrenos planos, com capa superficial sustentável e subsolo rochoso ou argiloso impermeável, impede o encharcamento do terreno, evita a saturação prolongada do solo e acelera a passagem de água sem risco de erosão e acumulo de lama no leito.

Consta dos seguintes serviços:

• preparação da superfície do terreno;

• melhoria dos leitos naturais das águas; e

• construção de valas.

1.1.2 Campo de Aplicação da Drenagem Subterrânea

A drenagem subterrânea tem como objetivo descer o lençol freático, até um nível que favoreça os cultivos, e garantir a estabilidade das estradas e a segurança das construções.

A drenagem subterrânea, utilizando valas, é aplicada nos casos em que não é preciso descer o lençol freático mais que 1,5m, isto porque o volume de terra a ser removido será proporcional ao quadrado da profundidade da vala.

1.1.3 Drenagem Vertical

É utilizada em terrenos planos quase sem declive para que a água drene, como nos pântanos e marisma. Estes terrenos possuem uma capa superficial encharcada por existir abaixo dela uma camada impermeável, impedindo, assim, a infiltração. Poder-se-á dar saída às águas superficiais e subterrâneas, através de poços verticais, fincados ou perfurados, preenchidos com pedras, cascalho ou areia grossa, protegendo, assim, a sua estabilidade.



Deve-se tomar precauções, em decorrência deste tipo de drenagem ocasionar risco de contaminação das águas subterrâneas.

1.1.4 Drenagem por Elevação Mecânica (Bombas)

É utilizada nas seguintes situações:

• quando o nível da água a ser bombeada é inferior ao nível do local destinado a receber o líquido, uma vez que não há carga hidráulica no extremo inferior da área a ser drenada;

• quando o lençol freático do terreno é elevado, podendo-se substituir a rede de drenagem superficial por sistema de poços, a partir do bombeamento para as valas coletoras.

1.2 CRITÉRIOS E ESTUDOS PARA OBRAS DE DRENAGEM

Os tipos de drenagens a serem utilizadas em um ambiente urbano, dependem, como citado anteriormente, de fatores ligados ao sistema viário e de uso e ocupação do solo, bem como da conformação topográfica da região.

Portanto, o conhecimento do espaço físico onde se deve implantar e operacionalizar um sistema de drenagem tem como ponto de partida o levantamento topográfico da região urbana, e deve permitir:

− avaliar o volume da água empoçada;

− conhecer a superfície de pântanos em diferentes alturas;

− determinar a profundidade do ponto mais baixo a drenar;

− encontrar a localização de uma saída apropriada;

− determinar o traçado dos canais ou valas.

− o estudo da origem da água que alimenta as áreas alagadas e a análise das conseqüências prováveis da vazão máxima e mínima;

− o uso da água e a reprodução de vetores;

− estudo do subsolo com ênfase na sua permeabilidade;

− distâncias a zonas povoadas, de trabalho ou lazer;

− exame das possibilidades de utilizar o material ao escavar as valas;

− estudo das conseqüências ecológicas e da aceitação da drenagem pela população.

Os critérios supracitados permitem a tomada de decisão quanto às características técnicas de cada etapa de projeto de implantação de um sistema de drenagem, bem como as medidas a serem adotadas no processo de operacionalização do mesmo.

As especificações técnicas implicam no processo de dimensionamento e, conseqüentemente, registram um custo relativo ao volume de obras, bem como o tempo de execução.



Neste ponto, o projeto deve ser de tal forma que sejam considerados os impactos ambientais causados pela implantação do mesmo e deve-se realizar o Estudo de Impacto Ambiental – EIA, com seu respectivo Relatório de Impacto Ambiental – RIMA, como exigido para este tipo de atividade, na RESOLUÇÃO DO CONAMA Nº 01, de 23 de janeiro de 1986.

Conseqüentemente, para cada tipo de drenagem e região onde a mesma se localiza, devem ser propostos programas ambientais que permitam minimizar os efeitos negativos, advindos dos impactos ocasionados pela implantação e operação dos mesmos.

1.3 DEFINIÇÃO DO ESQUEMA GERAL DE PROJETO – DETALHES E TRAÇADO DA REDE PLUVIAL

A rede coletora deve ser lançada em planta baixa (escala 1:2000 ou 1:1000), de acordo com as condições naturais do escoamento superficial. Segundo TUCCI, C. E. M., 1995, et ali, considera-se as seguintes regras para o traçado da rede:

• os divisores de bacias e as áreas contribuintes a cada trecho deverão ficar convenientemente assinalados nas plantas;

• os trechos em que o escoamento se dê apenas pelas sarjetas devem ficar identificados por meio de setas;

• as galerias pluviais, sempre que possível, deverão ser lançadas sob os passeios;

• o sistema coletor, em uma determinada via, poderá constar de uma rede única, recebendo ligações de bocas-de-lobo de ambos os passeios;

• a solução mais adequada, em cada rua é estabelecida, economicamente, em função da sua largura e condições de pavimentação.

As bocas-de-lobo devem ser localizadas de maneira a conduzirem adequadamente, as vazões superficiais para as galerias. Nos pontos mais baixos do sistema viário, deverão ser, necessariamente, colocadas bocas-de-lobo com vistas a se evitar a criação de zonas mortas com alagamentos e águas paradas.

A locação de bocas-de-lobo deve considerar as seguintes recomendações:

• devem ser alocadas em ambos os lados da via, quando a saturação da sarjeta assim o exigir ou quando forem ultrapassadas as suas capacidades de engolimento;

• serão locadas nos pontos baixos das quadras;

• recomenda-se adotar o espaçamento máximo de 60 metros entre as mesmas, caso não seja analisada a capacidade de escoamento da sarjeta componente do sistema;

• considera-se tecnicamente, como uma boa solução para a locação das bocas-de-lobo, que sejam instaladas em pontos pouco a montante de cada faixa de cruzamento usada pelos pedestres, juntos às esquinas;

• não é conveniente a sua localização, junto ao vértice de ângulo de interseção das sarjetas de duas ruas convergentes, devido ao fato dos problemas causados aos pedestres no momento de cruzarem uma rua, em casos de trechos que estejam com



máxima vazão superficial e pelo fato de que as torrentes convergentes pelas diferentes sarjetas teriam, como resultante, um escoamento de velocidade em sentido contrário ao da afluência para o interior da boca-de-lobo.

Os tipos de bocas coletoras podem ser classificadas em três grupos principais: bocas ou ralos de guia, ralos de sarjetas (grelhas) e ralos combinados. Segundo TUCCI et ali, cada tipo inclui variações quanto a depressões (rebaixamento) em relação ao nível da superfície normal do perímetro e ao seu número (simples ou múltiplas). A FIG 1.3 ilustra os tipos de bocas-de-lobo.

FIG 1.3: Tipos de bocas-de-lobo



Os poços de visitas devem atender às mudanças de direção, de diâmetro e de declividade à ligação das bocas-de-lobo, ao entroncamento dos diversos trechos e ao afastamento máximo admissível.

A principal função do poço de visita é a de permitir o acesso às canalizações para limpeza e inspeção, de modo que possam mantê-las em bom estado de funcionamento.

Portanto, os pontos coletores das galerias da rede pluvial podem ser lançados sob a guia (meio-fio) e a forma mais utilizada, sob o eixo da via pública.

A FIG 1.4 ilustra situações de locação recomendada e não recomendada para a captação das águas pluviais nos eixos de vias.

FIG 1.4: Detalhes de locação

As galerias circulares devem ter, no mínimo, seções de 0,30 m. Os diâmetros comerciais concorrentes são os seguintes: 0,30; 0,40; 0,50; 0,60; 0,80; 1,00; 1,20 e 1,50 m. Alguns dos critérios básicos dos projetos são os seguintes:

• as galerias pluviais são projetadas para funcionamento à seção plena com a vazão de projeto. A velocidade máxima admissível determina-se em função do material a ser empregado na rede (ex.: tubos de concreto: a velocidade máxima admissível é de 5,0 m/s, e 0,60 m/s a velocidade mínima.);

• o recobrimento mínimo da rede deve ser de 1,00 m, quando forem empregadas tubulações sem estrutura especial (quando, por condições topográficas, forem utilizados recobrimentos menores, as canalizações devem ser projetadas do ponto de vista estrutural);



• nas mudanças de diâmetro, os tubos deverão ser alinhados pela geratriz superior, como indica a FIG 1.5.

FIG 1.5: Detalhe do alinhamento da ligação entre tubulações de diferentes diâmetros

Devem ser estudados, pelos critérios usuais de drenagem urbana, diversos traçados da rede de galerias, considerando-se os dados topográficos existentes e o pré-dimensionamento hidrológico e hidráulico. A definição da concepção inicial é mais importante para a economia global do sistema do que os estudos posteriores de detalhamento do projeto, de especificação de materiais e outros detalhes.

É importante ressaltar que esse trabalho deve-se desenvolver simultaneamente ao plano urbanístico das ruas e das quadras, pois, caso contrário, ficam impostas, ao sistema de drenagem, restrições que levam sempre a maiores custos.

O dimensionamento de galerias é realizado com base nas equações hidráulicas de movimento uniforme, como a de Manning, Chezy e outras, que serão detalhadas mais adiante.

A relação existente entre o traçado do sistema viário e traçado do sistema de drenagem pode ser observada na ilustração das FIG 1.6 e 1.7, onde são feitas considerações referentes à delimitação das áreas de contribuição a serem consideradas no próprio sistema.

Os capítulos que seguem apresentam as etapas e processos de avaliação e dimensionamento para implantação e operação de sistemas de drenagem urbana, sendo enfocado em alguns casos, o dimensionamento de sistemas em rodovias principais, como as do tipo Freeway, Múltiplas Faixas e Duas Pistas, muito utilizadas no sistema viário nacional, tanto para regiões rurais, como para acesso entre núcleos urbanos.

Aborda-se, ainda, a relação entre tipos de vias secundárias e os sistemas de drenagem utilizados nas mesmas.



FIG 1.6



FIG 1.7

INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME Síntese sobre o Sistema Viário Urbano






2 INTRODUÇÃO

As características físicas de um sistema viário determinam, basicamente, o traçado e os tipos de drenagens a serem utilizados no sistema de saneamento urbano.

O traçado viário e os tipos de via que o compõe são condições de contorno que influenciam na escolha técnica dos componentes de um sistema de drenagem.

Portanto, na seqüência, faz-se uma síntese sobre os tipos de sistemas viário e das vias que compõem os mesmos.

2.1 CARACTERÍSTICAS DOS SISTEMAS VIÁRIOS

Segundo GUIMARÃES (1997), um sistema viário é um conjunto de partes do solo ligadas entre si por vias, formando um traçado espacial que pode ser classificado como regular ou irregular segundo a sinuosidade. Vias com maior número de curvas no seu traçado são consideradas irregulares. Pista em terrenos de topografia plana, onde o traçado geométrico apresenta um desenho linear, sem muitas curvas, aclives e declives é considerado um traçado regular.

Para GUIMARÃES (1997), GRADET (1969) e FERRARI (1976) in ARIAS (2001), a configuração espacial ou estrutural viária pode ser radial ou ortogonal, das que se derivam a radial-concêntrica, a hexagonal e a linear.

O traçado radial pode variar a sua regularidade consideravelmente, mas em sua forma pura, consiste na ligação direta entre o centro da cidade e outros locais, conforme ilustração da FIG 2.1.

FIG. 2.1: Estrutura viária urbana radial Fonte: GUIMARÃES (1997) e FERRARI (1976)

Uma derivada da configuração radial é a radial-concêntrica, onde um ou mais anéis ou vias laterais estão presentes. Este sistema permite a viagem entre diferentes partes da cidade, sem passar pelo seu centro, evitando-se, assim, seu congestionamento. Esse tipo de rede é ilustrado na FIG 2.2.

L1

L2

L3

L5

L4

Ln

O



FIG. 2.2: Estrutura viária urbana radial concêntrica Fonte: GUIMARÃES (1997) e FERRARI (1976)

A configuração do sistema viário regular e ortogonal é encontrado em cidades cujo desenvolvimento rápido esteve intimamente ligado a processos de industrialização, colonização ou necessidade militar. Neste tipo de sistema, as vias se cruzam perpendicularmente, formando retângulos (grelha ou grade) ou quadrados (tabuleiro de xadrez), conforme ilustra a FIG 2.3.. (GUIMARÃES, 1997).

FIG 2.3: Estrutura viária ortogonal

Fonte: GUIMARÃES (1997) e FERRARI (1976)

A configuração linear é um traçado ortogonal estendido, ou seja, é o desenvolvimento de uma grelha ou xadrez ao longo de duas ou mais vias principais paralelas ou semiparalelas, como ilustra a FIG 2.4. GUIMARÃES (1997).

FIG 2.4: Estrutura Linear

Fonte: GUIMARÃES (1997) e FERRARI (1976)

A configuração do tipo hexagonal é considerada uma variante da ortogonal.

Herdou desta estrutura a vantagem de crescer por simples acréscimos de hexágonos, sem alterar a estrutura já existente. Suas interseções são de apenas 3 direções (e não de 4



direções como nos demais tipos). As distâncias de transporte são menores em virtude de existência das linhas diagonais. A FIG 2.5 ilustra um sistema viário com configuração hexagonal.

FIG 2.5: Estrutura viária urbana do tipo hexagonal

Fonte: FERRARI, 1976.

Conforme registrado no trabalho de ARIAS (2001), quase todas as cidades brasileiras, principalmente os grandes centros urbanos, apresentam estrutura viária ortogonal ou uma de suas variantes.

Deve-se salientar que a estrutura viária de uma cidade pode mudar ao longo dos anos, devido a fatores relacionados com a localização de novos empregos, tipos de habitações, variação do valor imobiliário de prédios e terrenos, nível educacional, preferências e hábitos da população e, principalmente, com a proliferação de empreendimentos geradores de tráfego que, dentro da paisagem urbana, geram alterações significativas na circulação de veículos. Para melhorar os problemas de fluidez, é necessária a ampliação ou construção de novas vias, o que pode modificar totalmente as características do sistema viário e, conseqüentemente, do sistema de drenagem urbana.

2.2 CLASSIFICAÇÃO FUNCIONAL DAS VIAS

Segundo a CET/SP (1983) e o IPLAM (1991), HUTCHINSON (1979) e FERRARI (1976) in ARIAS (2001), as vias podem ser classificadas segundo suas características físicas e operacionais, em cinco (5) categorias: expressas, arteriais, comerciais, coletivas e locais.

As duas variáveis básicas das que depende essa classificação são o comprimento médio da viagem e a velocidade média de operação por ela proporcionada. (GUIMARÃES, 1997). O comprimento médio da viagem é definido pela média entre as distâncias dos pontos de acesso a via ao seu ponto terminal. A velocidade média de operação é obtida pelo nível de serviço da via, ou seja, pela relação entre a sua capacidade e o fluxo de veículos. ARIAS (2001)

As vias expressas são aquelas projetadas com alto padrão técnico para atender grandes volumes de tráfego em viagens de longo percurso, com pontos controlados de acesso às áreas lindeiras e para altas velocidades médias de operação que superam os 90Km/h. São vias de duplo sentido de tráfego, com faixas separadas por canteiro central e projetadas para reduzir o atrito em relação ao tráfego de passagem. Os acessos controlados às vias expressas podem se dar a partir de faixas laterais paralelas ou em rampas em interconexões viárias (interseções em desnível). (ARIAS, 2001). Estas vias atendem, principalmente, viagens de longo percurso; não existem restrições quanto ao uso do solo às suas margens porque o seu acesso é totalmente controlado.



As vias arteriais são vias projetadas para uma velocidade média alta, em torno de 100Km/h, mas atendendo a necessidade de acesso às áreas lindeiras. O seu tráfego tem prioridade nos cruzamentos, estando proibido o estacionamento nas suas faixas de rolamento. Estas vias têm dois sentidos de tráfego separados por canteiro central, entretanto, podem existir vias que operam apenas um sentido e constituem braço de binário viário utilizado com os mesmos objetivos de uma via arterial. (ARIAS, 2001). Atendem o tráfego de passagem predominante (de longo e médio percurso); o uso do solo é caracterizado pela baixa geração de viagens diárias e os equipamentos comerciais, industriais e serviços existentes são tolerados, entretanto desestimuladas suas expansões; os acessos e retornos são construídos com projetos especiais e são parcialmente controlados. (ARIAS, 2001).

As vias comerciais são vias com alta densidade de comércio e serviços, existentes ou projetados, nas suas áreas lindeiras e que não atendem um tráfego de passagem significativo, apresentam baixa velocidade média de operação e nelas se permite apenas o estacionamento lindeiro rotativo e regulamentado. Estas vias atendem preferencialmente as viagens com acesso à área lindeira, as velocidades diretrizes são iguais ou maiores que 80 km/h. Deve ser evitada a alocação de linhas de ônibus, nestas vias; quando isto não for possível, nestas vias, os pontos de parada devem estar recuados, de modo a não obstruir as faixas de rolamento durante o processo de alimentação de usuários.

As vias coletoras são vias de vinculação dos subsistemas de vias arteriais, comerciais e locais. Juntamente com as vias arteriais e expressas são adequadas para constituir itinerários de transporte coletivo. São usadas para movimentação local de veículos e acesso direto aos lotes lindeiros e atendem o tráfego de passagem e ao tráfego local, sendo permitido no solo lindeiro o desenvolvimento limitado de comércio e serviços, em função do grau de impedância do seu impacto sobre o tráfego de passagem.

As vias locais destinam-se ao acesso direto aos lotes lindeiros e atendem à movimentação do tráfego local, sendo o uso do solo nesses lotes predominantemente residencial e de pequeno desenvolvimento comercial. Nestas vias as velocidades diretrizes são iguais ou maiores que 60 km/h e não deve ser permitido o uso delas como itinerários de linhas de ônibus.

2.3 RELAÇÃO ENTRE OS TIPOS DE VIAS E TAMANHOS DE LOTES

Tanto quanto os sistemas de abastecimento de água e esgoto estão intimamente ligados a rede viária, o sistema de drenagem também, pois os leitos das vias são os caminhos que orientam os traçados das tubulações destinadas tanto ao abastecimento de água e a coleta de esgotos, quanto ao esgotamento das águas pluviais precipitadas sobre o ambiente urbano.

Como visto no capítulo anterior, a microdrenagem destina-se às águas que escoam para as vias pelos lotes das edificações existentes. Portanto, é de suma importância o conhecimento entre a relação dos tipos de lotes e ruas, pois este último determina o tamanho e tipos de drenagens a serem utilizadas.

De forma geral, os lotes urbanos são classificados conforme apresentado na TAB 2.1, na seqüência.



TAB 2.1: Relação entre categoria de lotes, sua testada e a área mínima.

Categoria de Lotes Testada Mínima (m) Área mínima (m2) Primeira 100 50.000 Segunda 50 10.000 Terceira 20 1.200 Quarta 15 600 Quinta 14 450 Sexta 12 360 Sétima 10 300 Oitava 9 225 Nona 8 125

Quando um lote apresentar testada em curva côncava ou em linha quebrada, formando concavidade e sendo satisfeito o limite mínimo da área, propõe-se que sejam admitidas para testada as seguintes dimensões:

TAB 2.2: Categorias de Lotes com testadas curvas ou côncavas.

Categoria de Lotes Testada Mínima (m) Terceira 25 Quarta 20 Quinta 15 Sexta 13 Sétima 12 Oitava 11 Nona 10

A relação entre os tipos de vias citados no item 2.2 e os lotes da TAB 2.1, representam importante parâmetro para o tipo de drenagem a ser utilizada, conforme apresentado na TAB 2.3.

TAB 2.3: Relação entre tipos de lotes e vias.

Lotes Lindeiros a vias Locais Categoria

de Lote

Área Mínima

(m2)

Testada do lote padrão

(m)

Testada do lote

de esquina

(m)

Lotes lindeiros

a vias Arteriais

Lotes lindeiros

a vias Coletoras Principal Secund. Quadra

Compr. Max da Quadra

(m)

1ª 50.000 100 ____ Permitido Permitido Permitido Vetado Vetado ____

2ª 10.000 50 ____ Permitido Permitido Permitido Vetado Vetado ____ 3ª 1.200 20 25 Permitido Permitido Permitido Permitido Vetado 400 4ª 600 15 20 Permitido Permitido Permitido Permitido Vetado 300 5ª 450 14 15 Permitido Permitido Permitido Permitido Vetado 250 6ª 360 12 13 Permitido Permitido Permitido Permitido Permitido 200 7ª 300 10 12 Vetado Permitido Permitido Permitido Permitido 200 8ª 225 9 11 Vetado Vetado Vetado Permitido Permitido 200 9ª 125 8 10 Vetado Vetado Vetado Permitido Permitido 180



Para cada tipo de rede viária e uso e ocupação do solo, ter-se-á uma predominância de um dos tipos de vias já citados, o que tem, ainda, profunda relação com a topografia e topologia da região.

As características geométricas das vias listadas na TAB 2.3 podem ser observadas na TAB 2.4.

As dimensões das vias, somadas ao regime de chuvas, declividades, áreas de contribuição e o grau de impermeabilização, são variáveis que norteiam a tomada de decisão com relação ao planejamento do sistema de drenagem.

TAB 2.4: Características Geométricas das vias

Seção Transversal Tipo

Pista Passeios Laterais

Canteiro Central

Comprimento Estacionamento ou Acostamento Vias

Nº de Faixas

Largura Máxima

(m)

Nº de Faixas

Largura Máxima

(m)

Largura Mínima

(m)

Largura Mínima

(m)

Largura Total para

as dimensões propostas

(m)

Inclin. Mínima

Rampa Máxima

Arterial Principal

4 3,50 2 2,50 5,00 5,00 34,00 6

Arterial Secund.

4 3,50 2 2,50 4,00 5,00 32,00 6

Coletora Principal

2 3,50 2 2,50 4,00 ____ 30,00

0,5%

8

Coletora Secund.

2 3,50 2 2,50 3,00 ____ 28,00 8

Local Primária

2 3,30 2 2,50 2,50 ____ 16,60 12

Local Secund.

1 4,00 2 2,50 2,00 ____ 13,00 15

De Quadra

2 3,50 ____ ____ 2,00 ____ 11,00 15

Sem Saída

(retorno) 2 3,00 ____ ____ 2,00 ____ 10,00 15

De Pedestre

1 5,00 ____ ____ ____ ____ 5,00

____

A seguir são avaliados e comentados os conceitos hidrológicos, tipos de drenagens, processos de dimensionamento e demais detalhes referentes ao sistemas de drenagens.

INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME Conceito Hidrológico






3. PRECIPITAÇÃO

Grandezas Características:

h - altura da precipitação (mm)

t - duração da chuva (min)

i - intensidade (velocidade de precipitação) i = ht

EQ. 3.1

Intensidade média:

Existe vários métodos para determinar a intensidade da precipitação média:

Método da média aritmética - Consiste em somar as precipitações observadas num certo intervalo de tempo e dividir pelo número de postos.

Método da média ponderada - Calcula-se a precipitação média considerada para a área de influência de cada posto de observação.

Método de Thiessen - os postos são unidos por linhas retas. A partir dos pontos médios dessas linhas são traçadas perpendiculares que definem a área de influência de cada posto. Com base nessas áreas, é determinada a precipitação, da mesma forma que no método da média ponderada.

Método das Isoietas - As isoietas são curvas que passam pelos pontos de mesma intensidade de precipitação, cujo aspecto é semelhante a curva de nível. Determinam-se as áreas entre isoietas que a bacia abrange e calcula-se a precipitação média a partir dessas áreas.

3.1 TEMPO DE RECORRÊNCIA

Valores recomendados para Tempo de Recorrência TR:

DNER (IS-03) Engefer NT0035

Drenagem Superficial 5 a 10 anos 25 anos

Bueiros como canal 10 a 25 anos 50 anos

como orifício 50 anos 100 anos

Pontes 100 anos 100 anos

OBS.: Para bacias com mais de 1000 Km2 serão elaborados estudos especiais.



3.2 TEMPO DE CONCENTRAÇÃO

Para determinação da intensidade da chuva de projeto necessita-se conhecer, além do TR , a duração, que é função das característica da bacia (Tempo de Concentração).

Por definição, tempo de concentração é o tempo necessário para o escoamento de uma partícula de água, desde o ponto mais afastado da bacia até a obra de arte, ou seja, é o tempo necessário para que toda a bacia passe a contribuir na vazão da seção em estudo.

Dimensionando-se a obra de arte para uma chuva de duração igual ao tempo de concentração, estaremos sempre a favor da segurança pois as chuvas cujas durações são maiores que o tempo de concentração terão uma intensidade menor e as chuvas cujas durações forem menores que o tempo de concentração proporcionarão uma menor descarga menor.

Formula empírica para determinação do tempo de concentração:

• CALIFORNIA CULVERTS PRACTICE

tc - minutos

L - talvegue em Km t c = 573

0 385[ ] ,LH

EQ 3.2 H - diferença de cota em m

Coeficientes corretivos

superfície gramada ........................................ x 2,0

superfícies de concreto ou asfalto .................. x 0,4

canais de concreto ......................................... x 0,2

• GEORGE RIBEIRO

área coberta de vegetação p =

área total da bacia

L - extensão do talvegue em Km

s - declividade média do talvegue em m/m

tL

p sc =−

161 05 0 2 100 0 04( , , )( ) ,

EQ 3.3 tc - tempo de concentração em minutos



• VEN TE CHOW

L - extensão do talvegue em km

tLIc = 25 2 0 64, [ ] ,

EQ 3.4 I - declividade da bacia em %

• PICKING

L - extensão do talvegue em km

tLIc

2

= 5 3 1 3, [ ] /

EQ 3.5 I - declividade média da bacia m/m

Exemplo: Considerando-se a ilustração da FIG 3.1:

FIG 3.1: Área de Precipitação de Curva

Tem-se que:

i) pelo California Culverts Practice:

t5

300minc

3

= =57 410 385[ ] ,

EQ 3.6

ii) pelo Ven Te Chow:

t minc = =25 256

39 80 64, [ ] ,,

EQ 3.7

iii) pelo Picking:

t minc = =5 35

0 0640

21 3, [

,] /

EQ 3.8



3.3 PRECIPITAÇÃO DE PROJETO

A chuva de projeto será a máxima para um determinado período (tempo de recorrência).

Para a determinação da chuva máxima devem ser considerados o tempo de recorrência e a duração da chuva de projeto.

Foram desenvolvidas várias fórmulas empíricas com essa finalidade. Essas fórmulas são da forma:

onde i = intensidade em mm/h

Tr = tempo de recorrência em anos

t = duração da precipitação em min

a e b = parâmetros locais

i = a T

(t + b)r

n

m

EQ 3.9 m e n = expoentes locais

Os coeficientes “n” e “m” variam de acordo com a TAB 3.1 na seqüência.

TAB 3.1: Variação de “n” e “m”

Rio de Janeiro São Paulo Curitiba

i = 1239 T

( t + 20 )

0,15

0,74 i =

3462,7 T( t + 22 )

0,172

1,025 i =

5950 T( t + 26 )

0,217

1,15

O estudo mais utilizado é o de Otto Pfafstetter “Chuvas Intensas no Brasil”.

P = KP1 onde P - mm

T - anos

P1 = a t + b log (1+ ct) t - Horas

y - 0,25

a, b, c - f (posto)

γ

βα

RT

+

= RTK α , β - f (posto, duração)



3.4 ESCOAMENTO SUPERFICIAL

3.5 VAZÃO DE CONTRIBUIÇÃO

3.5.1 Formulas Empíricas

Na tentativa de determinar a vazão de pico de cheia, várias fórmulas empíricas têm sido estabelecidas, entre outras, as mais importantes são:

a) Iszkowski:

Q - vazão em m3/s

k - coeficiente tabelado f (bacia) – TAB 3.3

m - coeficiente tabelado f (área) – TAB 3.2

s - Área da bacia (km2)

Q =k m h s

1000

EQ 3.10 h - precipitação média anual (mm)

∆ t

h

Qe

to tA tB

t t

Q Q

Q

Qe - Escoamento Superficial

Qs - Escoamento Subterrâneo

Vp = h A

Vp - Volume total precipitado na bacia

h - Altura da precipitação

∆ t - Duração da precipitação

A - Área da bacia



TAB 3.2: Valores Tabelados da Relação entre “m” e “s”

Valores de m

s m s m s M

1 10,00 1.000 4,70 10.000 3,017 10 9,00 2.000 3,775 20.000 2,903 40 8,23 3.000 3,450 30.000 2,801 100 7,40 4.000 3,250 40.000 2,693 200 6,87 5.000 3,125 50.000 2,575 300 6,55 6.000 3,103 70.000 2,653 400 6,22 7.000 3,082 100.000 2,050 500 5,90 8.000 3,060 150.000 1,725 700 5,55 9.000 3,083 200.000 1,350

250.000 1,000

TAB 3.2: Classificação de “k” em Função da Topografia

Valores de k

K Topografia dos Terrenos que compõe a Bacia do Curso d’água I II III IV

Terras baixas e alagadiça 0,017 0,030 - -

Planície e leves ondulações 0,025 0,040 - -

Parte Planície e parte colina 0,030 0,055 0,100 -

Partes montes de altura média e parte colina, ou então colinas íngremes 0,040 0,082 0,155 0,400

Elevações entre 500m e 700m 0,45 0,100 0,190 0,450



0,060 0,160 0,360 0,600

Altos montes segundo a declividade 0,070 0,185 0,460 0,700

0,080 0,210 0,600 0,800

Categoria I - Terreno muito permeável com vegetação normal, terrenos de natureza média ou mista com vegetação luxuriante e terrenos completamente lavrados.

− para S < 1000km2, adotado k da categoria II, a menos que os terrenos sejam nitidamente muito permeável e com águas subterrâneas.

− para 1000< S < 400 km2, adotar k entre as cat I e II

Categoria II - Terrenos mistos, vegetação normal em colina ou montanha, ou em planície menos permeáveis com leves ondulações.

− para S<150 km2 adotar cat III

− para 150<S<1000 km2 , adotar k entre cat III e II

− para S>1000 km2, adotar k da cat II



Categoria III - Terrenos impermeáveis com vegetação normal em colinas íngremes e montanhas.

− para S<50 km2, adotar k da cat IV

− para 50<S<300 km2, adotar k entre cat III e IV

− para 300< S<500 km2, adotar k cat III

− para 500< S<12000 km2, adotar k entre cat III e II

− para S<12000 km2, adotar k da cat II

Categoria IV - terreno muitíssimo impermeável com escassa ou nenhuma vegetação.

− para S<300 km2, adotar k entre cat IV e III

Nota - para bacia de planície até 100 km2 e de colina até 300 km2 considerar, no mínimo, a altura máxima de chuva igual a 1m.

b) Fórmula de Burkli Ziegler (IS-03 p/ área > 10 km2):

Q - vazão em m3/s

m - área da bacia (ha)

R - intensidade da precipitação (cm/h)

S - declividade média da bacia (m/km)

C - coeficiente de deflúvio

0,20 a 0,25 - Zonas Rurais

0,30 - Zonas Macadamizadas

0,625 - Área não inteiramente construídas

4

ms

022,0 mRCQ −

EQ 3.11 0,75 - Área inteiramente

construídas

c) Formula de Francisco Aguiar (DNOCS - Tr= 100anos):

A - área da bacia em km2

a - coeficiente tabelado (0,15 a 0,65)

L - comprimento do talvegue em km aCL) (120

CL

A 1150 = Q +

EQ 3.12 C - coeficiente de deflúvio



3.5.2 Método Racional: (IS-03 Áreas << 10 km2)

A razão máxima ocorre quando toda a bacia passa a contribuir.

i - intensidade ( mm/h ) com duração = tc

A - área drenada ( km2 ) Q =C i A3,6

m / s3

EQ 3.13 C - coeficiente de deflúvio – TAB 3.4

TAB 3.4: Valores do coeficiente de Deflúvio C (Run-off) de acordo com a declividade de bacia S, cobertura vegetal e grau de impermeabilização:

Cobertura vegetação Forte S>> 12%

Alta 12%>> S>> 5%

Média 5%>> S>> 2%

Suave 2%>> S

Sem vegetação 0,85-0,55 0,75-0,50 0,65-0,40 0,55-0,35

Campo natural (vegetação baixa) 0,70-0,50 0,60-0,40 0,50-0,30 0,45-0,25

Arbusto cerrado (vegetação média) 0,65-0,45 0,55-0,40 0,45-0,30 0,40-0,25

Mata (vegetação densa) 0,60-0,40 0,50-0,35 0,40-0,25 0,35-0,20

Cultivado lavoura (sem terraceamento) - 0,45-0,35 0,35-0,25 0,30-0,20

Para área com coeficiente diferente determinar o Cmédio .

CC AAmedio

i i

i

= ∑∑

EQ 3.14

OBS: Quanto maior declividade maior o C.

Fórmula de Talbot (só em emergência)

A = área da seção transversal em m2

M = área da bacia em Ha.

C = coeficiente de Run Off entre 0,2 e 1

1 - terrenos inclinados rochosos e de rampas abruptas

2/3 - terrenos ásperos, montanhosos, de rampas suaves

1/2 - bacias irregulares, muito largas em rel ao compr

4 3 C 0,183 A M=

1/3 - bacias agrícolas onduladas, compr 3 x a largura

EQ 3.15 1/5 - bacias planas não expostas a fortes inundações

INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME Drenagem


DRENAGEM



DRENAGEM

4. INTRODUÇÃO

4.1 DEFINIÇÃO

“Terra, planeta água” já cantava o poeta Guilherme Arantes. De fato, a água está presente em todos os lugares: no ar, nos vegetais, nos alimentos, no homem e na própria terra, e é exatamente com a água da terra (sobre ou debaixo dela) que precisamos aprender a lidar.

“É sempre melhor trabalhar com a água do que contra a água”, e é esse o fundamento da drenagem. Tentando obstruir o seu caminho normal, são criadas condições altamente perigosas e onerosas e que exigem medidas adicionais de proteção à obra; ao passo que, conduzindo a água por caminhos mais fáceis, ela segue naturalmente o seu curso sem maiores complicações.



O primeiro passo na execução de qualquer projeto deve ser o de assegurar uma drenagem tal que permita o prosseguimento da construção. À medida em que a construção avança, o sistema de drenagem anteriormente planejado vai sendo completado, a fim de evitar danos que poderiam ser ocasionados por acúmulo de lama, água e detritos

A erosão provocada por um bueiro mal projetado, pode ocasionar o fechamento de uma estrada na hora em que mais dela se precisa.

Sabe-se que um sistema eficiente de drenagem evita uma série de problemas, tanto de ordem econômica como social. Quem de nós já não teve de desperdiçar horas a fio dentro de uma condução esperando até que limpassem a barreira?

Pode-se, então, afirmar que o sucesso de uma estrada depende tanto de seu projeto, como da construção e manutenção de seu sistema de drenagem.

O mesmo conceito se aplica as vias destinadas ao uso urbano, e que surgem com a expansão das regiões urbanas.



Nosso objetivo neste estudo técnico visa abordar alguns aspectos importantes sobre a construção e manutenção dos sistemas drenantes, deixando para os engenheiros a responsabilidade de projetá-los adequadamente.

Normalmente quando se fala em dreno, ouve-se os termos: material drenante, material filtrante e solo, portanto vamos abordá-los, pelas ilustrações da FIG 4.1 na seqüência.

CASCALHOS

TUBOS POROSOS

TUBOS PERFURADOS

MATERIAL DRENANTE

(SERVE PARA QUE A ÁGUA ESCOE COM VELOCIDADE)

TUBOS LISOS

AREIAS

GEOTÊXTEIS (TECIDOS) BIDIM

MATERIAL FILTRANTE

(SERVE PARA FILTRAR A TERRA E OUTRAS SUBSTÂNCIAS INDESEJÁVEIS)

TELAS

PROPEX

ARGILAS

SOLO-CIMENTO

CONCRETO

SELOS

(CAMADA IMPERMEÁVEL, IMPEDE A PENETRAÇÃO DA ÁGUA) ASFALTO

FIG 4.1: Ilustração dos Materiais Utilizados em Sistemas de Drenagem

Para fins de drenagem os solos são divididos em três grupos:

• Solos bem drenados

• Solos mal drenados

• Solos impermeáveis



Para se ter uma idéia, apresentaremos na TAB 4.1, na seqüência abaixo, uma relação de solos indicando sua permeabilidade, ou seja, a facilidade com que deixam a água passar, que pode ser medida em termos de velocidade expressa em centímetros/segundo (cm/s).

TAB 4.1: Relação entre tipo de Solo e a Velocidade de Percolação da Água

Tipo do Material Granulometria (Diâmetro em cm)

Velocidade (cm/s)

BRITA 5 7,5 a 10 cm 100 cm/s

BRITA 4 5,0 a 7,5 80

BRITA 3 2,5 a 5,0 45

BRITA 2 2,0 a 2,5 25

BRITA 1 1,0 a 2,0 15

BRITA 0 0,5 a 1,0 5

AREIA GROSSA 0,2 a 0,5 0,1

AREIA FINA 0,005 a 0,04 0,001

SILTE 0,0005 a 0,005 0,00001

ARGILA Diâmetro menor que 0,0005 cm 0,00000001



4.2. CAMPO DE APLICAÇÃO

A drenagem é necessária em todos os campos da construção civil; até mesmo quando construímos um galinheiro ou um chiqueiro aplicamos sistemas de drenagem.

Para que se tenha uma idéia, eis algumas aplicações, ilustradas na FIG 4.2:

FIG 4.2: Tipos de Obras que utilizam Sistemas de Drenagem

Todas estas aplicações podem coexistir em um espaço urbano.



4.3 CLASSIFICAÇÃO

A drenagem pode ser: SUPERFICIAL ou SUBTERRÂNEA, conforme visto no Capítulo 1.

A drenagem superficial consiste na coleta e remoção das águas superficiais que atingem ou possam atingir a obra.

De forma mais sintética, pode-se dizer que: água superficial é aquela que escoa na superfície do terreno, proveniente das chuvas.

A drenagem subterrânea realiza a interceptação e a remoção das águas subterrâneas, ou seja, aquelas águas “invisíveis” que se encontram sob a superfície do solo.

O exposto anteriormente é ilustrado na FIG 4.3, na seqüência:

FIG 4.3: Sistema de Precipitação e Escoamento de Águas Pluviais.



4.4. DRENAGEM SUPERFICIAL

Em qualquer tipo de estrutura viária, mas, com maior ênfase em estradas cujos leitos acompanham taludes, a água superficial pode surgir descendo os mesmos, e somar-se ao escoamento sobre a pista de rolamento.

A drenagem superficial deverá evitar que essa água atinja a estrada, motivo pelo qual constroem-se canais que as coleta e removem, ou, então, tomam-se medidas que evitem sua infiltração ou acumulação através de declividades adequadas, etc.

Apresenta-se na FIG 4.4 uma relação de elementos de DRENAGEM SUPERFICIAL.

PÉ DE CORTE

SARJETA

CRISTA DE ATERRO

PROTEÇÃO DE CORTE

PROTEÇÃO DE ATERRO

VALETA

DE DERIVAÇÃO

VALA LATERAL

CORTA-RIOS

BACIA DE CAPTAÇÃO

RÁPIDOS (DESCIDA D’ÁGUA)

BACIA DE AMORTECIMENTO

DRENO TRANSVERSAL DE BASE

DIQUES DE AMORTECIMENTO

REVESTIMENTO VEGETAL

BUEIROS

FIG 4.4: Elementos da Drenagem Superficial



Vamos agora localizar alguns elementos de drenagem superficial no desenho ilustrado pela FIG 4.5 (corte a Meia-Encosta).

FIG 4.5

VALETA DE PROTEÇÃO

TALUDE DE CORTE

SARJETA PÉ-DE-CORTE

REVESTIMENTO VEGETAL

SARJETA PÉ-DE-CORTE

SARJETA CRISTA DE ATERRO

TALUDE DE ATERRO

VALETA PROTEÇÃO DE ATERRO

DRENO TRANSVERSAL DE BASE



4.4.1 Detalhamento

4.4.1.1 Sarjeta Pé-de-corte

São canais construídos no pé do talude de corte para remover a água que cai na plataforma estradal e nos taludes de corte.

Podem ter seção triangular, retangular, trapezoidal ou semi-circular.

Em solos sujeitos a erosão, a sarjeta deverá ser revestida com concreto simples, solo-cimento, concreto asfáltico, pedras rejuntadas ou grama.

Nos desenhos ilustrados pela FIG 4.6, têm-se alguns exemplos de sarjeta pé-de-corte. As medidas apresentadas podem variar de um projeto para outro.

FIG 4.6



4.4.1.2. Sarjeta de Aterro

Nas regiões em que somente o enleivamento não tem condições de evitar a erosão, principalmente nos taludes de aterros altos (mais que 6m), deve-se construir a sarjeta de aterro.

As sarjetas de Aterro podem ser em banqueta ou depressão rasa.

As banquetas poderão ser de concreto simples, concreto asfáltico, pedra arrumada ou terra gramada.

As depressões rasas devem ser sempre de concreto simples.

Eis alguns modelos (As medidas podem variar de um projeto para outro).

FIG 4.7



A figura na seqüência ilustra um exemplo de sarjetas nos pé-de-corte e bordo de aterro.

FIG 4.8



4.4.2 Sarjetas – Disposições Construtivas

• A construção das sarjetas começa com a marcação, pela equipe de topografia, de seu alinhamento, destacando o inicio, fim e locais das descidas d’água (rápidos).

• Onde houver necessidade de aterro para atingir a cota de assentamento, este deverá ser devidamente compactado em camadas de, no máximo, 15 cm.

• O concreto de cimento Portland das sarjetas deverá ter resistência à compressão aos 28 dias de 11 MPa (110 kgf/cm2).

• As banquetas de terra gramada serão empregadas unicamente durante a terraplenagem, com o fim de proteger os aterros que ainda não receberam a leiva.

• Nesses casos, as descidas d’água devem ser feitas a intervalos não superiores a 50m.

• As sarjetas deverão ter juntas de dilatação de l cm de espessura e com o seguinte espaçamento:

− Cortes: cada 30 m (máx.)

− Aterros: cada 6 m (máx.)

• Após a execução das sarjetas, o terreno a ela adjacente deverá ser reconstituído por meio de aterro apiloado, de modo que as águas sejam encaminhadas efetivamente para dentro das sarjetas e não corram paralelamente a ela, provocando erosões.

• O material proveniente da escavação deve ser depositado do lado interno da via, constituindo-se em mais um obstáculo a saída das águas talude abaixo.



A FIG 4.9 ilustra as disposições construtivas supracitadas.

FIG 4.9

4.4.3 Valeta de Proteção de Corte

Normalmente denominam-se valetas os dispositivos de drenagem afastados da plataforma e dotados de seção transversal mais avantajada em relação às sarjetas.

As valetas de proteção de corte têm por finalidade impedir que as águas superficiais que precipitam no terreno próximo ao corte escoem pelo talude, tendo acesso à plataforma.

A sua não execução acarreta em erosões no talude de corte com o conseqüente acarretamento de material para dentro da plataforma da estrada.

Essas valetas devem ser executadas antes do início da escavação do corte, para facilitar ou mesmo permitir o acesso das máquinas.



A FIG 4.10 ilustra o que foi comentado.

FIG 4.10

• Em solos arenosos sujeitos a erosões, a valeta deve ser revestida, normalmente com leiva.

• Devem ter seção transversal uniforme e seu alinhamento acompanhar a crista do corte.

• A saída dessas valetas deverá ser executada em terreno natural o mais afastado possível da saia do aterro.

Banqueta formada c/ material proveniente da escavação da valeta

Talude de corte

0,40 m

1,5

0,30 m

3,00 m mínimo



As valetas de proteção de corte poderão ter diversos tipos de seção, dependendo da inclinação do corte e se for em solo ou rocha. Esses tipos são ilustrados na seqüência.

FIG 4.11



4.4.4 Valeta de Proteção de Aterro

Também conhecidas como valetas de pé-de-aterro, destinam-se a coletar e conduzir as águas que escoam pelo talude de aterro para um ponto afastado desse, evitando erosões na base do aterro.

A seção transversal destas valetas pode ser a mesma que a de proteção de corte, obedecendo-se a distância de 3 metros entre o pé do aterro e o bordo da valeta.

FIG 4.12

Nos solos arenosos, sujeitos a erosão, as valetas de proteção de aterro deverão ser revestidas, normalmente com leiva.

3,00 m

1,5 1,5 0,30 m

0,40 m

ATERRO



4.4.5 Valeta de Derivação

As valetas de derivação são canais executados à juzante dos bueiros para afastarem a água da saída dos mesmos.

A seção transversal deve ser de forma trapezoidal quando executada em terra, apresentando as seguintes inclinações de parede:

FIG 4.13



4.4.6 Dimensionamento: Canais - valetas, canaletas, sarjetas e outros

O dimensionamento deve seguir, a priori, as etapas na seqüência.

a) Descarga de projeto:

I em m/h

Q =C I A

36x10- 4 onde: ou Q =

C I A3,6

1 em Km2

EQ 4.1 EQ 4.2

Q = descarga de contribuição em m3/s

C = Coeficiente de deflúvio (tabela 31, apêndice C)

I = intensidade de precipitação, em cm/h para a chuva de projeto fixada no estudo hidrológico;

Duração = 5 min ou conforme o tempo de concentração

Tr DNER 10 anos

ENGEFER 25 anos

A = Área de contribuição, em m2, determinada através de levantamento topográficos, aerofotogramétricos ou expeditos.

b) Seqüência de calculo:

− Fixar o tipo de seção a ser adotada:

retangulares

trapezoidais

triangulares

− Determinar a declividade:

− Fixar a velocidade máxima admissível em função do tipo de revestimento e do coeficiente de rugosidade (tabelas 27 e 28 do apêndice B): 1G 133, 134, 135.

− Por tentativas, dá-se valores para a altura do tirante h, calculando-se o perímetro molhado, o raio e a área molhada;

− Pela fórmula de Manning e equação da continuidade, determina-se a velocidade e a descarga admissível;

− Conforme a velocidade alterar o revestimento;

− Verificar o regime do fluxo através da altura crítica.



• SEÇÃO RETANGULAR

3

2

467,0

=

BQ

hc

EQ 4.3

• SEÇÃO TRAPEZOIDAL

h z Ho - 3B + 16 z H o +16 Z Ho B+ 9B

10Zc

2 2 2

=4

onde:

EQ 4.4

g

2

2V+= hHo

EQ 4.5

Seção Triangular 25

21

2

)zz

Q 4(728,0

+=ch

onde:

EQ 4.6

onde hc = altura crítica em metros;

Q = vazão de projeto em m3/s;

B = base da valeta em m;

z = inclinação da parede (horizontal para vertical);

h = altura do fluxo em m;

V = velocidade de escoamento m/s;

g = acelerado da gravidade (9,81 m3/s)

Evitar uma altura dentro de uma faixa de ± 10% da altura crítica.

− Determinação do bordo livre:

Canais em terra com capacidade até 0,3m3/s;

f = 0,2 h

f = bordo livre

h = profundidade da valeta

Canais com capacidade de 0,3 a 10m3/s

f = 46h 4,6h EQ 4.7



TAB 4.2

Canais em concreto

f( cm )

até 250 1/s 10

de 250 a 560 1/s 13

de 560 a 840 1/s 14

de 840 a 1400 1/s 15

de 1400 a 2800 1/s 18

− Quando a inclinação leva a velocidade de escoamento incompatível com o material do revestimento fazer barragens a capa som no máximo.

c) Sarjetas de Cortes:

Área de Contribuição:

FIG 4.14

L1 = Faixa da Plataforma rodoviária que contribui para a sarjeta

L2 = Largura da projeção horizontal equivalente do talude de corte

C1 = Coeficiente de escoamento superficial da plataforma

C2 = Coeficiente de escoamento superficial do talude

d = comprimento a determinar d) Sarjeta de aterro:

Adequada à faixa de profundidade em torno de 20 cm, sendo 5 cm de profundidade e 15 cm de borda livre e determinar o espaçamento entre saída d’água.

d

L2

L1 PLATAFORMA



• RESUMO ILUSTRATIVO DAS VALETAS

PROTEÇÃO DE CORTES

PROTEÇÃO DE ATERROS

DE DERIVAÇÃO

FIG 4.15

CORTE

ATERRO

BUEIRO

SAÍDA

SEÇÃO TRANSVERSAL



4.4.7 Vala Lateral

As valas laterais são canais executados com a finalidade de comunicar depressões isoladas, drenando-as para os bueiros.

Essas valas têm forma idêntica às valetas de derivação.

FIG 4.16



4.4.8 Corta-Rios

Corta-rios são canais de derivação executados para desviar pequenos cursos d’água.

Têm a finalidade de retificar, ampliar, aprofundar ou desviar córregos ou arroios, quando necessários para uma melhor solução técnica da rodovia.

FIG 4.17

• A seção e dimensões do corta-rios normalmente estão definidas em projeto. Via de regra, sua seção é trapezoidal com dimensões um pouco maiores que a do arroio que está retificando.

• O material escavado deve ser espalhado de maneira uniforme a uma distância maior que 2 m da margem.



4.4.9 Bacia de Captação

Como o próprio nome já sugere, são depressões rasas construídas a montante dos bueiros, cuja finalidade é facilitar a entrada de água nos mesmos.

Devem ser executados com seus taludes bem suaves, em forma de leque.

O material proveniente da escavação deve ser transportado para longe da bacia, de modo que não venham a obstruí-la futuramente.

FIG 4.18

ÁREA ESCAVADA A MONTANTE EM FORMA DE LEQUE

MONTANTE

TALUDE SUAVE

ALA

TESTA

BUEIRO

JUSANTE



4.4.10 Rápidos ou Descidas D’água

São canais ou tubos fechados construídos nos taludes de corte ou aterro, geralmente em degraus.

Sua finalidade é captar toda água das sarjetas e afastá-las do corpo da estrada.

FIG 4.19

EM PLANTA



FIG 4.20

EM CORTE

• Os rápidos abertos podem ser revestidos em concreto de cimento portland, material betuminoso, pedra ou grama, dependendo do volume.e e velocidade da água a ser removida.

• Nos taludes de corte deve-se usar, preferencialmente, rápidos em cascata (degraus) os quais reduzem a velocidade da água.

• Nos taludes longos deve-se usar rápidos fechados (em tubos) para evitar que a água, em alta velocidade, salte sobre o rápido provocando erosões e danificando-o.

• Rápidos mais extensos que 15 m exigem uma junta de expansão.

• Rápidos revestidos em concreto devem ser ancorados no terreno (dentes de ancoragem) na parte superior e inferior.

• Rápidos mais extensos que 15 m necessitam de um dente intermediário.



4.4.11 Bacia de Amortecimento

São pequenas plataformas executadas no final do rápido (pé) a fim de dissipar a energia das águas provenientes do rápido, evitando a conseqüente erosão do terreno.

As bacias de amortecimento normalmente são construídas em concreto liso ou com dentes e cunhas. Podem ser também formadas com pedra jogada, sendo que nesse caso, as pedras devem ocupar uma extensão de 50 vezes a largura do rápido ou do diâmetro do tubo (quando o rápido for canalizado).

FIG 4.21



4.4.12 Dreno Transversal de Base

Constituem-se de valas transversais sob a base de um pavimento preenchidos com material drenante para dar escoamento a água acumulada na base.

O dreno transversal de base é construído no vértice de curvas côncavas, ou seja, numa depressão da estrada.

FIG 4.22

SOLO ARGILOSO

AREIA

TUBO PERFURADO

TUBO NÃO PERFURADO

BRITA BASE E SUB-BASE

CORTE TRANSVERSAL

2% 2%

VISTA LONGITUDINAL

CURVA CÔNCAVA DRENO TRANSVERSAL DE BASE



• O dreno transversal de base deve ter caimento para os dois lados da pista, exceto nas curvas com superelevação (inclinadas) onde o caimento será somente para o lado mais baixo obviamente.

• O material drenante é constituído de brita com boa graduação, sendo conveniente empregar um tubo perfurado de 15 cm de diâmetro para se obter um escoamento adequado.

SEÇÃO TRANSVERSAL (em detalhe)

FIG 4.23

PAVIMENTO

BASE E SUB-BASE

BRITA

AREIA

40

5

15

30



4.4.13 Diques de Amortecimento

São pequenas barragens executadas nas valetas, com a finalidade de diminuir a velocidade da água, quando o terreno for muito inclinado.

Somente será admitido seu emprego em canais construídos afastados da estrada.

Os diques podem ser construídos de alvenaria argamassada, concreto ou chapa metálica, sendo que deverão ser bem ancorados nas paredes laterais das valetas.

FIG 4.24



4.4.14 Revestimento Vegetal

A proteção vegetal é a medida mais eficiente no combate à erosão. O melhor seria fazer um estudo técnico-científico sobre as melhores espécies de grama para cada tipo de solo e clima, face a importância desse revestimento.

Para fins do presente trabalho, vamos abordar somente alguns aspectos construtivos para um correto revestimento vegetal.

• O revestimento vegetal poderá ser feito pelo plantio de mudas ou leivas.

• O plantio de mudas consiste na abertura de sulcos de 8 x 8 cm espaçados cada 10 cm, cada muda deverá ter três nós, enterrando-se apenas dois, comprimindo-os junto ao solo.

FIG 4.25

O enleivamento consiste no transplante de torrões de terra gramados (leiva).

• As leivas devem ter forma, aproximadamente, retangular ou quadrada e espessura mínima de l0 cm.

• Não se deve retirar leivas de locais essencialmente úmidos e seu transplante deve se dar logo após sua retirada, no máximo 24 horas.

• As leivas devem ser assentadas como os ladrilhos, ou seja, em fileiras com as juntas desencontradas.



FIG 4.26

• As áreas para aplicação da leiva devem ser convenientemente desempenadas e preparadas, retirando-se pedras isoladas, tocos ou arbustos que possam dificultar a fixação dos torrões gramados, os quais ao serem colocados, devem ser bem compactados.

• Após o plantio, as áreas enleivadas devem ser irrigadas durante o período frio do dia.

• No caso de taludes íngremes, a fixação das leivas exigirá o emprego de estacas para evitar seu deslizamento, cujo comprimento mínimo é de 20 cm.

• Em solos não favoráveis ao desenvolvimento da grama, recomenda-se irrigar o revestimento vegetal com adubo folear.



4.4.15 Bueiros

São elementos de drenagem superficial construídos transversalmente sob o leito das estradas, destinados a conduzir as águas proveniente de riachos, córregos, açudes ou bacias por elas cortados.

Devido sua diversidade e complexibilidade, os bueiros serão estudados num capítulo à parte.

Vista frontal de um BDTC = bueiro duplo tubular de concreto

FIG 4.27



4.5. DRENAGEM SUBTERRÂNEA

A drenagem subterrânea consiste na interceptação, coleta e remoção de qualquer fluxo de água subterrânea para fora da área drenada.

A drenagem subterrânea também serve para rebaixar o lençol freático do solo, drenar bolsões de água e aliviar pressões.

Podemos dividir as obras de drenagem subterrânea em três grupos:

• DRENOS LONGITUDINAIS

CONTÍNUO

DESCONTÍNUO

FIG 4.28

• DRENOS TRANSVERSAIS

PARALELO

ESPINHA-DE-PEIXE

GRELHA

FIG 4.29

• DRENO EM SISTEMA DE CAMADAS

COLCHÃO DRENANTE

FILTROS VERTICAIS

DRENOS VERTICAIS

SUB-HORIZONTAL

FIG 4.30



4.5.1 Drenos Longitudinais

Os drenos longitudinais têm como finalidade captar as águas do lençol d’água subterrâneo, rebaixando-o e conduzindo as águas para locais que não prejudiquem a integridade das obras.

São formados por valas abertas paralelamente ao eixo da estrada, sob o acostamento com um tubo perfurado assentado no fundo e cheias com um ou mais materiais permeáveis, tendo no topo um selo argiloso destinado a impedir a entrada de águas superficiais para dentro de dreno.

TERRENO NATURAL

TERRENO APÓS TERRAPLENAGEM (CORTE)

CORTE APÓS DRENAGEM

FIG 4.31

Camada Impermeável

Camada Porosa

Lençol D’água

Água surgindo na superfície (estrada com lama)

Talude do corte

Dreno longitudinal

Lençol d’água aflorando

Estrada seca

Lençol d’água rebaixado pelo dreno



POSIÇÃO DO DRENO LONGITUDINAL NA ESTRADA

FIG 4.32

Recomendações técnicas para abertura da vala:

• Deverá ser aberta de jusante para montante a fim de evitar acumulações de água.

• Terá declividade igual ao greide da estrada, não podendo inferior a 1%.

• Não terão saliências e reentrâncias nas paredes laterais nem no fundo. Se escavada em rocha, admite-se variações para mais em 10 cm.

• Terá forma trapesoidal, conforme modelo abaixo:

FIG 4.33

55 a 60 cm

40 a 50 cm

150 cm Vala

(aberta de jusante para montante)



Recomendações técnicas para o material filtrante e drenante.

• Deverão ser colocados de montante para jusante.

• Deverão ser compactados, especialmente no lado úmido da vala, a fim de impedir o movimento de solo para dentro do dreno.

• Os geoteteis (Bidim ou Propex) sendo empregados como filtros, deverão envolver completamente a vala, cuidando para que trespassem pelo menos 20 cm na região da emenda.

Selo

• Deverá ter espessura mínima de 20 cm.

• Deverá ser executado com solo argiloso e bem compactado.

• Deverá ser executado imediatamente após a colocação do material de enchimento da vala.

Tubo

• Poderá ser de concreto ou manilha de barro, do tipo ponta e bolsa.

• Para fluxos normais deverá ter diâmetro interno de 20 cm, sendo o comprimento mínimo de 1,00 m.

• Deverão ser perfurados, sendo que os furos deverão ficar voltados para baixo. Modernamente usa-se tubos de concreto poroso que dispensa as furações.

• Deverão ser colocados de montante para jusante e no alinhamento e cotas pré-estabelecidas.

Descarga

• Deverá ser feita afastada do pé do aterro e protegida contra a erosão e soterramento.

• Não é recomendável a descarga dos drenos com o tubo interceptando um bueiro.

• Uma caixa de descarga em concreto ou alvenaria de tijolos é o tipo corretamente adotado.



4.5.1.1 Tipos de Drenos Longitudinais

a) Descontínuo (vala preenchida com material filtrante e drenante)

FIG 4.34

b) Contínuo (vala preenchida somente com material drenante ou filtrante)

FIG 4.35



4.5.1.2 Detalhamento do Tubo

FIG 4.36



4.5.2 Dreno Transversal

Constitue-se de valas abertas sob o leito da estrada, transversalmente a ela, numa inclinação de 45º em relação ao eixo.

Destinam-se para eliminar fontes de água que possam surgir no leito da estrada.

Os drenos transversais devem descarregar nos drenos lonqitudinais. Caso não haja drenos longitudinais, os drenos transversais devem prolongar-se sob o acostamento até saírem do corpo estradal.

Os drenos transversais são semelhantes aos longitudinais, valendo portanto as mesmas recomendações.

SITUAÇÃO DO DRENO NO CORPO ESTRADAL

FIG 4.37

DETALHE DO DRENO (ANÁLOGO AO DRENO LONGITUDINAL)

FIG 4.38



Os drenos transversais são empregados quando o lençol de água corta a estrada longitudinalmente. Podem ser contínuos, descontínuos ou cegos (sem o tubo).

FIG 4.39

Quando existem grandes áreas a serem drenadas (pátios industriais, aeroportos, quadras de esporte, etc) é comum utilizar-se um conjunto de drenos longitudinais e transversais associados, formando, assim, uma rede drenante que pode assumir as disposições abaixo.

FIG 4.39

Necessidade do dreno transversal

Lençol d’água longitudinal ao eixo da estrada



4.5.3 Drenos em Camadas

4.5.3.1 Colchão drenante

O colchão drenante consiste na colocação de l ou 2 camadas de material permeável em toda largura da estrada, visando coletar as águas de infiltração do subleito e as águas de infiltração superficial.

O colchão drenante deságua em valas longitudinais ao eixo da estrada, conforme figura abaixo.

Note-se que o colchão drenante não é uma vala, mas sim uma área drenante sob o leito da estrada.

FIG 4.40

Pode-se executar um colchão drenante empregando-se Bidim, sendo que, nesse caso, coloca-se uma única camada de material drenante sobre as mantas convenientemente estendidas sobre o terreno. O Bidirn desempenha função filtrante, membrana anti-contaminante e distribuidora de cargas.

FIG 4.41



O colchão drenante é recomendável em locais onde não é praticável os drenos longitudinais ou são pouco eficientes, como pode ocorrer em alguns cortes em rocha.

Em áreas em que o nível da água do subleito é alto, o emprego do colchão drenante é a solução mais eficiente e econômica, considerando que a camada drenante do colchão (brita) contribui para o dimensionamento do pavimento.

4.5.3.2 Filtros de transição

Sempre que existir um enrocamento contendo lateralmente um aterro, torna-se necessária uma transição de granulometria impedindo o contato direto entre o solo e o enrocamento.

FIG 4.42



4.5.3.3 Drenos Verticais

O dreno vertical mais conhecido é o tipo chamado “estaca de areia” cuja finalidade consiste em acelerar o recalque por adensamento de solos saturados.

FIG 4.43

Tais drenos são constituídos por perfurações feitas no solo preenchidas com areia solta, a fim de que haja compressibilidade nessas estacas, evitando, assim, que forneçam resistência e funcionando com uma “armadura de areia”.



Outro tipo de dreno vertical é o chamado “poço de alivio” que é executado em barragens com a finalidade de aliviar subpressões.

A maneira mais rápida e econômica de se executar um poço de alívio consiste no emprego de Geotextil (Bidim ou Propex).

POÇO DE ALÍVIO

a) Confecção da camisa de geotêxtil

c) Colocação do material Drenante

b) Colocação da camisa no poço

d) Dreno profundo concluído = Poço de alívio

FIG 4.44



4.5.3.4 Dreno Sub-horizontal profundo

É geralmente executado em túneis e obras de contenção, como muros de arrimo, cortinas atirantadas, etc.

Sua finalidade é a de drenar as águas subterrâneas existentes no interior do maciço, aliviando as pressões da água sobre a estrutura de contenção.

FIG 4.45

Os trabalhos consistem na furação do terreno com perfuratrizes e a inserção de um tubo de PVC de diâmetro menor que o furo, devidamente encamisado com Bidim ou Propex.

FIG 4.46

Túnel

Água

Dreno sub-horizontal profundo



4.5.4 Drenagem Profunda - Dimensionamento dos Drenos

4.5.4.1 Descarga de Projeto:

a) Dreno de rebaixamento:

lei de Darci Q = K A I

FIG 4.47

Q = descarga no meio poroso

K = coeficiente de permeabilidade

A = Área da seção normal a direção do fluxo no meio poroso

I = Gradiente Hidráulico dy/dx

H = Altura máxima do lençol

X = Distância entre o tubo e o ponto de altura máxima do lençol

Na seção passando pelo ponto P:

( ) KydyQdxdxdy

xKyQ =∴= 1 EQ 4.8

Integrado:

CY

KQx +=2

2

EQ 4.9

Quando x = 0,y = d, então: 22

022 d

Kccd

K −=∴+= EQ 4.10

−=

22

22 dyKQx EQ 4.11

Quando x = X, y = H;

( )22

2dH

xK

Q −= EQ 4.12



b) Valor de K:

i) K = 210100d (cm/s) onde d10 = diâmetro correspondente a 10% passando em metros.

ii) Conforme o ensaio de permeabilidade. iii) Tabela página 265 do manual:

FIG 4.48

c) Dreno interceptante:

Descarga de projeto f(precipitação/m2, área de infiltração, K)

Área de infiltração é um retângulo de lado 1 x distância a ser drenada.

4.5.4.2 Descarga de Projeto:

− Despreza-se a vazão pelo material drenante

− Fluxo a meia seção

Fórmulas utilizadas:

a) Scobey:

V = 0,269 C D0,625 I0,5 EQ 4.13 Q = 0,2113 C D2,625 I0,5 onde: EQ 4.14 V = velocidade de escoamento (m/s)

Q = vazão (m3/s)

D = diâmetro (m)

I = declividade da dreno (m/m)

C = coeficiente que depende da rugosidade (C =132 para tubos de concreto bem acabados e cerâmicas)

b) Hazen-Williams:

V = 0,355 C D0,63 I0,54 EQ 4.15 Q = 0,2785 C D2,63 I0,54 EQ 4.16

(C = 132 para tubos de concreto bem acabados e cerâmica)

104 102 100 10-2 10-4 10-6 10-8 Cm/S

PEDREGULHO AREIA AREIA MUITO FINA E SILTE

ARGILA



4.5.5 Drenos cegos (sem tubos)

Q = K A I

Q = vazão do dreno, igual a descarga de projeto (m3/s);

K = coeficiente de permeabilidade do material drenante usado (m/dia)

A = área da seção transversal do dreno, geralmente de forma retangular (m2)

gradiente hidráulico do dreno (por simplificação usado como sendo igual a sua declivadade I =

em m/m) como ordem de grandeza dreno cego com areia - 181/dia

dreno cego com areia e brita - 80 m3/dia

dreno com areia brita e tubo - 900 m3/dia

1,5m2 brita 1 1/2 “a 1”

26m2 brita 3/8 “a 1/4”

1 tubo φ 0,20m a 1%

216m2 areia grossa

4.5.5.1 Problemas:

a) Conhece-se Q e I , fixa-se o valor de A e busca-se uma granulametria para o material drenante que possua um coeficiente de permeabilidade K.

K =Q

A I EQ 4.17

b) Conhece-se Q , I e K , determinar A ( b x h )

A =Q

K I EQ 4.18

4.5.6 Determinação do comprimento crítico:

Comprimento crítico é aquele em que o tubo atinge a capacidade de serviço calculada.

L =Qq

onde: EQ 4.19

Q = vazão admissível do dreno ( m3/3 ) ( tubo ) q = contribuição que o dreno recebe por metro linear ( m3/s/m ) L = comprimento em que o tubo atinge a capacidade de serviço calculada.



4.5.7 Espaçamento entre os drenos longitudinais:

E = 2hKq

FIG 4.49

E = espaçamento entre linhas de drenos (m) h = altura do lençol freático acima dos drenos K = coeficiente de permeabilidade do solo (m/s) q = contribuição da infiltração por m2 de área sujeita a precipitação ( m3/ s/m2 ) I = gradiente hidráulico (m/m)



4.6 DRENAGEM DE MUROS DE ARRIMO

Na França, em 1971, foi realizada uma pesquisa sobre as causas dos acidentes em muros de arrimo.

Foram examinadas 300 obras que caíram e chegaram ao seguinte resultado:

a) Muros que caíram devido a causas diversas como corrosão na armadura, congelamentos, etc. 3%

b) Ruína devido à falta de precaução durante os trabalhos 5% c) Acidentes devido ao escoramento da estrutura 5% d) Falhas na execução durante o aterro de montante 10% e) Erros no projeto estrutural 19% f) Desmoronamento devido a falhas nas fundações 25% g) Ruína da obra devido a deficiência de drenagem 33% 100%

CONCLUSÃO: O principal cuidado que devemos tomar na construção de uma estrutura de arrimo refere-se à drenagem do terreno arrimado.

Um muro de arrimo fica submetido às pressões do terreno e às pressões provenientes da água.

É fácil entender que drenando-se a água, alivia-se as pressões atrás dos muros de arrimo.

FIG 4.50



Pode-se empregar usualmente o seguinte sistema de drenagem:

FIG 4.51

A simples colocação de orifícios na estrutura (barbacans) não é suficiente, pois, na maioria dos casos, essas aberturas são obstruídas pelo solo.

A providência reais simples consiste em colocar, em torno das aberturas, um dreno que garanta o escoamento da água.

FIG 4.52



Pode-se adotar também o seguinte sistema de drenagem:

Esta solução dispensa os barbacans intermediários, necessitando somente uma linha de barbacans na parte inferior do muro.

FIG 4.53

O emprego de drenos sub-horizontais é muito eficiente e freqüentemente adotado em cortinas.

FIG 4.54

DETALHE DOS BARBACANS

FIG 4.55

Tubo PVC rígido ou fibro-cimento ∅4” Bucha com tela de

latão ou enchimento com concreto poroso

3 cm 2 a 5 %



4.7 BUEIROS

4.7.1 Classificação

De um modo geral, os bueiros destinam-se a conduzir as águas provenientes de valas, córregos, etc, de um lado a outro da rodovia ou ferrovia, atravessando-as.

O DNER divide os bueiros em 2 categorias:

• Bueiro de greide: Conduz as águas precipitadas nas valetas, taludes, etc.

• Bueiro de grota: Conduz as águas de córregos e canais existentes.

FIG 4.56

Quanto à forma, os bueiros podem ser:

BSTC – Bueiro Simples Tubular de Concreto

BDTC – Bueiro Duplo Tubular de Concreto TUBULARES

BTTC – Bueiro Triplo Tubular de Concreto

BSCC – Bueiro Celular de Concreto

BDCC – Bueiro Duplo Celular de Concreto CELULARES

BTCC – Bueiro Triplo Celular de concreto

Arco Simples EM ARCO

Arco Duplo

FIG 4.57



Os bueiros também recebem os nomes Reto ou Normal e Esconso.

Bueiro reto é aquele que corta a via perpendicularmente a seu eixo, ou seja, “está em esquadro” com a via.

BUEIRO RETO (NORMAL)

FIG 4.58

Bueiro Esconso é aquele que corta a via “fora de esquadro”, ou seja, faz um ângulo diferente de 90º com o eixo da via.

BUEIRO ESCONSO

FIG 4.59



4.7.2 Nomenclatura

Situação Genérica de um BDTC (Bueiro Duplo Tubular de Concreto)

FIG 4.60

VISTA SUPERIOR

VISTA FRONTAL

FIG 4.61

Pista

Aterro

Enrocamento de Pedra

Cabeceira

Jusante Montante Declividade

Cabeceira

Viga de topo inferior da cabeceira Berço



• DETALHE DO BERÇO DE CONCRETO PARA BUEIROS TUBULARES ∅ 1,00 M.

a) BSTC ∅ 1,00 m

FIG 4.62

b) BDTC ∅ 1,00 m

FIG 4.63

c) BTTC ∅ 1,00 m

FIG 4.64



• DETALHE DA CABECEIRA DE UM BSTC ∅ 1 M RETO OU NORMAL

FIG: 4.65



• DETALHE DA CABECEIRA DE UM BSTC ∅ 1 M ESCONSO

FIG: 4.66



• DETALHE DA SEÇÃO TRANSVERSAL P/ BUEIROS CELULARES DE CONCRETO

Os números referem-se a um bueiro 2x2 m assentado sob um aterro de 7 m de altura. (medidas em cm)

a) BSCC 2x2 m

FIG 4.67 b) BDCC 2x2 m

FIG 4.68 c) BTCC 2x2 m

FIG 4.69



4.7.3 Técnicas Construtivas

4.7.3.1 Declividade

A locação de um bueiro exige um estudo minucioso da declividade, pois declividade forte provoca erosão na saída do bueiro e declividade baixa acaba provocando seu assoreamento.

Por isso, deve-se evitar declividades menores que 0,5% (0,5cm por metro). Quando o projeto não mencionar, pode-se adotar declividades entre 1% a 3%.

FIG 4.70



4.7.3.2 Alinhamento

Tendo em vista a conservação, durabilidade e eficiência hidráulica, variações bruscas na direção e declividade dos bueiros devem ser evitados.

Um alinhamento correto do bueiro é aquele em que seu eixo coincide com a direção do curso d’água.

Se for encontrado um curso d’água sinuoso, o bueiro deverá ter a melhor localização possível, mesmo que se tenha que retificar o canal. Nesse caso, se tivermos que abandonar o antigo canal, deverá ser construída uma barragem resistente para que o curso d’água não retome o antigo traçado.

Quando não forem encontrados os canais antigos de escoamento, os bueiros deverão ser normais à estrada.

FIG 4.71



4.7.3.3 Posição das Bocas

Na boca de entrada, o fundo do bueiro deverá ficar no mesmo nível ou abaixo do leito da correnteza.

A boca de entrada do bueiro não deverá ficar acima do leito das águas de jusante.

Quando a boca de entrada ficar abaixo do leito natural do canal, deve-se executar uma caixa coletora. Nesse caso será necessária uma limpeza periódica dos sedimentos acumulados.

BOCA NO MESMO NÍVEL

FIG 4.72

BOCA ABAIXO DO NÍVEL

FIG 4.73



Na boca de saída, o fundo do bueiro deverá ficar normalmente no nível da correnteza. Mesmo assim, se a velocidade das águas for elevada (acima da velocidade máxima permitida para o solo onde se dará a descarga), deve-se executar uma “proteção” com enrocamento de pedra, que aliás é sempre recomendável.

SAÍDA NO MESMO NÍVEL DO FUNDO DO CANAL

FIG 4.74

Quando a boca de saída, por algum motivo, tiver de situar-se acima do fundo do canal, necessário se faz uma descida d’água em degraus.

SAÍDA ACIMA DO FUNDO DO CANAL

FIG 4.75



4.7.3.4 Fundação

Os bueiros devem ser assentados sobre uma fundação estável, ou seja, que não se deforme, ou se deforme pouco e igualmente quando submetida ao peso do aterro e veículos.

A fundação ideal é aquela em que se emprega um berço de concreto assentado sobre uma camada de pedra arrumada com espessura mínima de l0 cm.

Obviamente se o bueiro for assentado sobre rocha, a camada de pedra arrumada será dispensada.

Quando o terreno na base for ruim, deve-se remover esse material e substitui-lo por um material estável, como pedregulho, pedra britada ou areia.

A largura do berço de concreto deverá ser, no mínimo, igual ao diâmetro externo do tubo mais 20 cm.

A espessura do berço será de 1/4 do diâmetro nominal do tubo, ou pelo menos 20 cm. O envolvimento lateral não poderá ser inferior a 1/3 do diâmetro externo do tubo. Sob aterros com altura superior a 20 m não será admitida a execução de bueiros tubulares.

FIG 4.76



Em estradas rurais de pequeno tráfego, desde que o terreno de fundação seja firme, permite-se embasar os bueiros como abaixo indicado:

a) Canalização Saliente

São aquelas colocadas sob o aterro, porém na superfície do terreno sobre o qual assentam.

FIG 4.77

b) Canalização em Valas

São aquelas que ficam completamente enterradas em valas, abertas em terrenos relativamente sólidos e estáveis.

FIG 4.78

Os tubos sempre deverão ter um envolvimento lateral.

Em terrenos muito ruins, poderão ser colocadas sapatas.

Em terrenos sujeitos a recalques, a metade de montante do corpo do bueiro aconselha-se ter inclinação 50% menor que a especificada.



4.7.3.5 Comprimento

Normalmente os bueiros devem ser suficientemente compridos para não serem obstruídos por eventuais materiais erodidos das encostas dos aterros.

Em geral, adicionar 30 cm (para cada lado) no comprimento do bueiro para cada 3 m de altura do aterro.

FIG 4.79

A jusante, os bueiros sempre devem ser 30 a 60 cm mais compridos que o exigido, para diminuir a erosão do pé do aterro.



• CÁLCULO DO COMPRIMENTO DO BUEIRO:

a) Obter no campo e desenhar a seção transversal no local do bueiro.

FIG 4.80

b) Lançar o bueiro obtendo:

CP- cota da linha do fundo da água

CT- cota da linha de topo do bueiro

CG- cota do greide da estrada

Io- declividade do bueiro

h- altura do aterro sobre o bueiro

c) Sabendo-se a largura da plataforma em tangente, calcular a largura da semi-plataforma em curva.

Ln =L

A2

+ onde A é a superlagura EQ 4.20

d) Calcular a largura da semi-plataforma esconsa.

eCos

LL n

e =

EQ 4.21

FIG 4.81

e) Determinar m.

eLm e sen= EQ 4.22

f) Determinar as cotas Q1 e Q2 nas estacas ( N + m ) e ( N - m ).

K % - declividade longitudinal do eixo H1 % - superelevação dir H2 % - superelevação esq



• DETERMINAÇÃO DO COMPRIMENTO DO CORPO DOS BUEIROS

FIG 4.81

CÁLCULO DA LARGURA “LE DA PLATAFORMA

g) Determinar as cotas dos bordos dir e esg.

CBD = Q1 ± Ln H1 % EQ 4.23

CBE = Q2 ± Ln H2 % EQ 4.24

h) Desenhar a plataforma com a inclinação dos taludes de aterro.

b1 = CBE - (CT ± Le i %) EQ 4.25

b2 = CBD - (CT ± Le i %) EQ 4.26

%32

1 1

ieCos

bd

+= EQ 4.27

%32

2 2

ieCos

bd

+= EQ 4.28

i) Determine o comprimento da obra a montante e a jusante.

Cm = dm + Testa + Folga ; dm = Le + d1 EQ 4.29 Cj = dj + Testa + Folga ; dj = Le + d2 EQ 4.30 A folga é necessária para completar o número de tubos inteiros. C = Cm + Cj EQ 4.31

j) comprimento da vala de fundação.

Cvala = C + 2 Ccalçada (m e j) EQ 4.32



4.7.3.6 Alas e muros de testa (viga de topo)

São estruturas de concreto destinadas a proteger as bocas dos bueiros contra a queda de terras.

FIG 4.82

4.7.3.7 Rejuntamento

Os tubos de concreto deverão ser cuidadosamente alinhados e rejuntados com argamassa de cimento e areia, traço 1:4.

A junta deverá ser tipo espiga.

FIG 4.83



4.7.3.8 Reaterro

Depois do berço concluído, bueiros colocados e rejuntados, segue-se o reaterro da cava de fundação, que obedecerá aos seguintes critérios.

a) Até cobrir os tubos com, pelo menos, 60 cm, o reaterro das valas deverá ser manual, com soquetes ou placas vibratórias. O aterro deverá ser.apiloado em camadas de 10 cm e atingir um grau de compactação de 95 % do Proctor Normal.

b) As camadas finais do reaterro, abaixo do greide, poderão ser compactadas com rolos vibratórios, e o grau de compactação deverá ser 100% do Proctor Normal.

c) O reaterro e a compactação deverão ser feitos simultaneamente de ambos os lados do tubo.

d) Equipamentos pesados de terraplenagem e compactação não poderão operar a menos de 1,50m do bueiro, enquanto sobre ele não tiver uma camada de solo compactado de, no mínimo, 60 cm.

FIG 4.84

1ª FASE Compactação Manual Camada de 10 cm Até cobrir o tubo com 60 cm 95% PN

2ª FASE Compactação com Rolo camadas finas 100% PN



4.7.3.9 Cobertura

O reaterro sobre os bueiros deverá ter uma espessura mínima para que os mesmos não sejam danificados sob ação do tráfego.

Essa espessura mínima de solo compactado sobre os bueiros deve ser medida no acostamento.

A tabela abaixo serve de orientação.

ESPESSURA MÍNIMA DE COBERTURA SOBRE BUEIROS

TUBOS

Diâmetro do tubo

Supefície De 30 a 150 180 200 250 300 300 *

ARCOS

VÃO Pavimento asfáltico ou não pavimentada 30 35 40 50 60 60

15 VÃO Pavimento de

concreto 20 25 30 35 40 45 20

TAB 4.3

FIG 4.85

* Os bueiros em arco podem ser em concreto ou metálicos e são empregados sempre que não haja espaço suficiente para o uso de tubos, ou sejam impostas outras razões técnico-econômicas ou estéticas.

Espessura máxima de cobertura sobre bueiros.

Em geral, não se pode colocar bueiros de tubo de concreto sob aterros com altura superior a l8 m. Nesse caso, pode optar pelos bueiros celulares de concreto armado que também oferecem a vantagem de poderem ser assentados em terreno de baixo suporte, devido terem uma grande área de base.



4.7.3.10 Localização

Os bueiros deverão ser construídos nos locais onde os canais de drenagem sejam suficientemente grandes para necessitarem de uma travessia das águas.

Nas estradas a meia-encosta ou onde houver interceptação de superfície de água, drenar a água para os locais mais baixos da estrada e, se possível, jogá-la bem longe do corpo estradal.

Estradas em rampa acentuada (7% a 9%) necessitam, em geral, bueiros a cada 90 m a 100 m.

Declividades menores do greide (até 5% a 6%) necessitam em geral, bueiros cada 150 m a 200 m.

FIG 4.86



4.7.4 Drenagem de Transposição de Talvegues – Cálculo p/ determinação do tipo de bueiros

DEFINIÇÃO

Bueiros são condutos destinados a passagem das águas provenientes de bacias hidrográficas próximas à rodovia, de um lado outro, sob o corpo estradal.

4.7.4.1 Elementos Constituintes:

− Corpo − Bocas - soleira , muro de teste , alas

− Eventualmente , caixa coletora à montante.

4.7.4.2 Classificação:

a) Quanto a forma da seção:

− Tubular ou circular − Celular ( retangular ou quadrado )

− Especial ( arco , oval ou capeado)

b) Quanto ao número de linhas:

− Simples − Múltiplo (duplo ou triplo)

Limites Econômico BTTC φ 1,5 m ( se insuficiente verificar celular ) BTTC 3,0 x 3,0 m ( se insuficiente verificar ponte )

c) Quanto a rigidez:

− Rígido (pode sofrer variações nas dimensões horizontais e verticais ≤ 0,1% sem danos estruturais)

− Semi - rígido ( pode sofrer variações nas dimensões até 0,3% sem danos estruturais)

d) Quanto ao material:

− Concreto

− Metálico

− Outros ( alvenaria , pedra argamassada , madeira )

e) Quanto à esconsidade:

− Normal (90o c/ o eixo da estrada)

− Escoamento (≠ 90o c/ eixo da estrada)

f) Localização:

− Sob os aterros ( em principio nos talvegues )

− Nos cortes - quando atingido o comprimento crítico das sarjetas - (Bueiro de greide)



g) Projeto de um bueiro:

I) Elementos a definir

− Área de seção de vazão − Comprimento da obra ( total , à montante , à jusante )

− Declividade - em princípio seguir a declividade do terreno, variando entre 0,4% e 5%. Se for necessário usar inclinação maior que 5% prever gigantes e berço com dentes.

− Recobrimento

− Dispositivo de Capitação - bocas , caixas... − Dispositivo de Dispersão - valas , descidas d’água , bacias de amortecimento, etc...)

II) Informações do Projeto

Entrada Saída

vazão projeto comprimento do bueiro

dados geotécnico declividade ( 0,4 a 5% )

levantamento topográficos escoamento

talvegue dimensões

seção de locação do bueiro cotas dos pontos principais

geometria do corpo estradal

TAB 4.4

III) Fases

1) Fase Hidróloga - vista anteriormente , estuda a determinação da vazão de contribuição.

i) Tempo de concentração da bacia tc - fórmula do California Culvers Practice.

ii) Chuva de projeto (mm/h)

Tempo de ocorrência (conforme a IS-14)

como canal - 10 a 25 anos

como orifício - 50 anos

Otto Pfafstetter - mm/tc

para obter mm/h - P P x

60t(mm/ h) otto

c

= EQ 4.33

iii) Vazão de contribuição

Método Racional área < 10 km2

Método de Burkli Ziegler área > 10 km2



2) Fase Hidráulica:

O DNER recomenda que seja feito o dimensionamento do bueiro como canal para o tempo de recorrência de 25 anos e a verificação como orifício para um tempo de recorrência de 50 anos.

O dimensionamento é feito pela fórmula de Manning, associada a equação da continuidade.

Fórmula de Manning V =

R In

2/3 1/2

EQ 4.34

V - velocidade de escoamento (m/s)

Área Molhada (m2) R - Raio Hidráulico (m) =

Perímetro Molhado (m)

I - Declividade do bueiro (m/m)

n - Coeficiente de rugosidade de Manning 115 e 137 do Manual)

ferro fundido 0,011 a 0,15 aço soldado 0,009 a 0,011 aço corrugado 0,019 a 0,032 concreto liso 0,011 a 0,013 cerâmica 0,012 a 0,014 alvenaria de pedra 0,017 a 0,025

TAB 4.5

Equação da Contabilidade Q = AV

Q - vazão em m3/s

A - Área em m3/s

V - velocidade de escoamento em m/s

Das equações anteriores resulta:

Q =A R I

n

2 /3 1/2

EQ 4.35

O fluxo no bueiro poderá ser subcrítico, crítico ou supercrítico. A energia específica da água escoando em um bueiro é a energia total da unidade de peso da água em relação ao fundo da obra.

V - velocidade em m/m

E = V2g

h2

+ EQ 4.36

h - profundidade em m



Fluxo crítico é aquele que se verifica com a energia específica mínima. A velocidade é a velocidade crítica e a profundidade é a profundidade crítica.

FIG 4.87

Se a declividade da obra é maior ou igual a declividade crítica, o dimensionamento se fará de acordo com as expressões do regime crítico; se a declividade da obra é menor que a crítica, as expressões para o dimensionamento são as do fluxo subcrítico baseado na declividade disponível.

A partir da declividade crítica, mesmo aumentando a declividade da obra, a capacidade de admissão de água na entrada do bueiro permanece constante.

i) Dimensionamento no regime crítico

− Bueiros Tubulares

Ac = 0,601 D2 (m2) EQ 4.37 Área da seção molhada

Vc = 2,55 D (m/m) EQ 4.38 Velocidade crítica

Qc = 1,533 D2,5 (m3/s) EQ 4.39 Vazão crítica

I = 32,67 n

D

2

1/3

EQ 4.40 (m/m) Declividade crítica

− Bueiro Celulares:

Seção retangular Seção Quadrada B=H=L

Qc = 1,705 BH3/2 EQ 4.41 Qc = 1,705 L5/2 (m3/s) EQ 4.44

Vc = 2,56 H EQ 4.42 Vc = 2,56 L (m/s) EQ 4.45

In

HHBc

2

1/3= +

2 63

4 4 3,[ ] /

EQ 4.43 I

nLc

2

1/3= 34 82, (m/m)

EQ 4.46



ii) Dimensionamento no regime subcrítico

− Bueiro Tubulares:

V = ( - sen

43

θ θθ

) 2 DIn

2/31/2

EQ 4.47

V = Kv D

In

2/31/2

EQ 4.48

Q = 1

16 . (

- sen3

θ θθ2

52

) DIn

8/31/2

EQ 4.49

Q = Kq D

In

8/31/2

EQ 4.50

Kv e Kq são obtidos nas tabelas do Manual8

− Bueiro Celular:

V = (B d

B + 2dIn

3

1/2

) 2

EQ 4.51

V = Kv I

n

1/2

EQ 4.52

V =(B d)

(B + 2d)In

5

23

1/ 2

EQ 4.53

Q = KQ I

n

1/2

EQ 4.54

Kv e KQ são obtidos dos ábacos do Manual8

iii) Roteiro para o dimensionamento

1) Dada a vazão de projeto, admite-se por hipótese que Iobra > Ic . 2) Na tabela obtêm-se seção padronizada que mais se adapte a situação ( preferência a

que tiver o menor perímetro ) 1G45,46. 3) Com base na seção adotada calcular a Ic . 4) Calcular d , kQ e kv 1G73,74,75,76,77 . 5) Calcular a vazão e a velocidade, caso sejam compatível com a seção e o material

utilizado, o dimensionamento está encerrado, caso contrário adotar nova seção ou verificar em qual inclinação a obra pode ser implantada. As velocidades máximas permitidas são as da tabela pg 133 do Manual de Drenagem de rodovias8 .



iv) Verificação como orifício:

Afogamento, condições admitidas pelo DNER afogamento ≤ 1m

1) H ≥ 1,2 D ou h ≥ 0,7 D ≤ 1m

2) Fluxo preenchimento toda seção do bueiro.

h) dif de cotas do NA a mon e a jus.

FIG 4.88

• SIMPLIFICAÇÃO:

A descarga admissível

i) independe da rugosidade das paredes.

ii) independe do comprimento do bueiro.

iii) depende da carga a montante (h), da forma e dimensões da boca de entrada.

Velocidade teórica de escoamento em orifício: v = 2gh EQ 4.55

Será aplicada uma correção c1 devido a velocidade do líquido: c1 = 0,97 a 0,98

c1 = 0,97 a 0,98

Correção devido a contração dos filetes c2 :

c2 = 0,62 a 0,65

Assim:

Q = V Ac = C1 2gh C2 A EQ 4.56

C1 C2 = C varia de 0,57 a 0,70 usual C= 0,63

Para bueiros tubulares:

Q = 2,192 D h2 duplo 0,95 x 2 x... EQ 4.57

triplo 0,90 x 3 x...

V = 2,79 h EQ 4.58

Para bueiros celulares:

Q = 2,791 B H h EQ 4.59

V = 2,79 h EQ 4.60



Dimensões mínimas:

Tubulares φ ≥ 1,0m

Celulares BxH ≥ 1,0m x 1,0m

c) Fase Estrutural:

Os bueiros tubulares e celulares podem ser executados de duas formas:

i) Salientes - Quando os tubos repousam sobre o terreno natural ou em pequenas depressões. (deve ser evitado)

ii) Em vala - Quando colocado em escavação de profundidade maior que seu diâmetro externo. (método preferido)

iii) Altura mínima e máxima de aterro - Dimensionada a seção transversal do bueiro, devem ser feitas verificações quando a altura mínima e máxima de aterro a ser utilizada.

Bueiro tubular

− mínima: 1,5φext − máxima: Função da forma de assentamento e da resistência do tubo.

Tipo de Tubos (EB-103)

T vala CA-1 1a Classe

T saliente CA-2

T vala CA-3 Berço Concreto

T saliente Especial

TAB 4.6

Verificar a tabela para determinar o tipo em função da altura de aterro.

Bueiro Celular-f (laje superior) podendo ser somente as camadas de pavimento ou a superestrutura.

iv) Aterros de grande altura - No caso de aterros de grande altura, muito comuns em ferrovias, verifica-se que elas ultrapassam as estabelecidas na tabela. Pode ocorrer também, que mesmo o valor não sendo ultrapassado, seja necessário fazer um dimensionamento mais econômico . Messes casos pode ser feita uma redução da carga que atua sobre o bueiro, considerando que ocorre um plano, a uma certa altura do topo do bueiro (8d), acima da qual não são aprovados recalques, devido a existência do bueiro.

A ENGEFER utilizou uma técnica, chamada falsa trincheira que permite tal redução. Essa técnica consiste em escacar uma parte do prisma de material compactado sobre o bueiro e enchê-lo novamente com material solto. Em seguida, a construção do aterro prossegue normalmente.



4.8 CONSERVAÇÃO

O Brasil é um país de dimensões continentais, sua área é de 8.511.965 km2!

Para que tenhamos uma idéia, nosso pais dispõe de 1.600.00 km de rodovias e 30.000 km de ferrovias, ou seja, 5 vezes a distância entre a terra e a lua. (Dados de 1980).

Num país tão vasto, onde o transporte rodoviário assume importância fundamental (trafegam em nossas rodovias mais de 12 milhões de veículos/dia), a conservação dessas rodovias é vital.

Pode-se afirmar que a conservação de uma rodovia começa pela manutenção dos sistemas de drenagem, pois a água é causa, direta ou indireta, da maioria dos defeitos de uma estrada, estando geralmente associada com os deslizamentos, recalques, erosões, defeitos no pavimento, etc.

BRASIL – 8.511.965 KM2

Haja Drenagem !

FIG 4.89



A simples conservação adequada da drenagem, muitas vezes é suficiente para evitar enormes gastos prematuros com recapeamento, deslizamento de taludes e outras medidas corretivas ou preventivas de grande porte.

Por estes motivos pode-se afirmar que a conservação do sistema de drenagem é a parte mais importante da conservação rodoviária. Essa conservação consiste, principalmente, na desobstrução e no controle da erosão.

FIG 4.90

A programação da conservação do sistema de drenagem é feita em três fases distintas:

a) Nos dois meses que antecedem a estação chuvosa. Fazer manutenção preventiva

b) Durante a estação chuvosa. Preparar uma equipe para eventuais emergências.

c) Apos a estação chuvosa. Manutenção corretiva dos estragos causados pelas chuvas.

FIG 4.91



4.8.1 Manutenção das Valas

As valas (ribeirões, riachos, grotas, valetas de proteção, vala lateral, corta-rios) também fazem parte do sistema de drenagem. É necessário lembrar esse fato porque alguns encarregados de conservação não parecem considera-las, limitando-se somente à conserva das valas artificiais dentro da faixa de domínio da via.

A conservação das valas naturais exige entendimente com os proprietários dos terrenos marginais à estrada, portanto fora da faixa de domínio, pois serviços são necessários à jusante e à montante.

A conservação das valas visa basicamente:

Manutenção da seção transversal

→→

Inclinação correta dos taludes

→→

Proteção vegetal

→→

Manutenção do revestimento

→→

Controle da velocidade da água →→

Limpeza e desobstrução

→→

Correção de defeitos Geométricos

→→

Bota-fora adequado das escavações

FIG 4.92



4.8.2 Manutenção das Sarjetas

A conservação das sarjetas é semelhante as valas, porém há algumas particularidades.

A limpeza das sarjetas é o aspecto mais importante de sua conservação. Sempre ficam depositados nas sarjetas restos de saibro ou misturas betuminosas utilizadas na conservação.

Toda vegetação espontânea que não seja a grama de revestimento deve ser capinada. Nunca esquecer de remover para longe as sobras de material proveniente da limpeza.

A velocidade de escoamento nas sarjetas é de grande importância, e todos os obstáculos que a isso se opõem devem ser eliminados.

Outro problema da conserva é o das falsas banquetas que se criam entre o acostamento e as sarjetas, como resultado das rebarbas deixadas pela motoniveladora durante a conservação dos acostamentos e pistas de terra.

4.8.3 Banquetas

As banquetas são colocadas nos aterros para evitar que as águas que caem na plataforma escorram diretamente pela saia dos aterros, provocando a erosão das mesmas.

A conservação das banquetas é muito simples e consiste na manutenção de sua seção transversal e proteção contra a erosão.

A melhor proteção contra a erosão na aplicação de materiais betuminosos.

FIG 4.93



4.8.4 Drenos Subterrâneos

Esses drenos pelo fato de serem subterrâneos e estarem enterrados, freqüentemente são esquecidos pelas turmas de conservação.

O principal cuidado a ser tomado em sua conservação deve se referir às bocas dos drenos. As saídas são ao mesmo tempo um ponto fraco e um ponto vital.

As saídas dos drenos devem receber uma ala de concreto e as valas de escoamento devem ser limpas para não represarem a água, obstruindo a boca do dreno.

A fase crítica de uma drenagem subterrânea ocorre após as primeiras chuvas depois da construção do dreno. Água empoçada ou um veio de água corrente sobre o leito do dreno, pode indicar que o mesmo está obstruído.

As interrupções na canalização de um dreno podem resultar de diâmetro insuficiente do tubo, ficando o mesmo entupido após o assoreamento em tempo relativamente curto.

Um jato de água muito forte, com o tubo jorrando água quase a plena seção pode ser motivo de preocupação, pois isso indica que há muita água para drenar e se o tubo assorear principalmente com o tempo, poderá o tubo deixar de drenar toda água.

A Residência ou Cia deve ter um cadastro com mapas indicando a posição de todos os drenos profundos.

FIG 4.94



4.8.5 Bueiros

A conservação dos bueiros sofre da mesma tendência ao esquecimento como foi referido nos drenos subterrâneos.

Para auxiliar no controle da manutenção a Residência ou Cia deve numerá-lo em cada trecho, a partir do ponto inicial do trecho, acrescentando ao lado a localização exata. O número do bueiro deve ser pintado nas alas ou muro de testa.

A conservação dos bueiros começa pela conservação das valas de entrada e saída de água. A limpeza é absolutamente indispensável e deve ser feita de jusante para montante.

Nunca deve haver curvas ou deflexões bruscas no alinhamento das valas de entrada e saída de água junto aos bueiros.

Em seguida as valas de entrada e saída de água, examinar as cabeças dos bueiros, suas alas e muros de testa, observando a presença de trincas, recalques, deslizamento, etc.

O terceiro ponto a considerar é a inspeção e correção do corpo dos bueiros.

Nos Bueiros de Concreto observa-se trincas nos tubos e o estado das juntas, que sempre devem estar vedadas à penetração de água.

A operação de desentupimento dos tubos com a entrada de homens dentro do bueiro, é sempre muito arriscada e deve ser cerca da de todos os cuidados.

FIG 4.95

Observar erosões

Especial cuidado nas valas de condução limpas, retilíneas, seção transversal adequada, etc.

Identificação do bueiro

Observar trincas

INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME Drenagem Rodoviária Urbana e Meio Ambiente






5 INTRODUÇÃO

O Brasil apresentou, ao longo das últimas décadas, um crescimento significativo da população urbana, criando-se as chamadas regiões metropolitanas. A taxa de população urbana é de 80% próxima à saturação. O processo de urbanização acelerado ocorreu depois da década de 60, gerando uma população urbana praticamente sem infra-estrutura, principalmente na década de 80 do século passado, quando os investimentos foram reduzidos. (TUCCI, C. E. M., 1995, et ali).

Os efeitos desse processo fazem-se sentir sobre todo o aparelho urbano relativo a recursos hídricos: abastecimento, transportes e tratamento de esgotos cloacais e drenagem pluvial. As conseqüências desse processo reduzem, em média, 55% da mortalidade infantil (WRI, 1992, in TUCCI, 1995).

Um dos efeitos da urbanização, considerando os conceitos anteriormente citados são as enchentes urbanas, que se constituem num dos importantes impactos sobre a sociedade.

Com o processo de urbanização, ocorre a impermeabilização do solo, principalmente pela construção de vias urbanas, onde se localizam os sistemas de drenagem, tanto quanto por rodovias que cortam regiões urbanas ou que se urbanizam pela formam “nichos” urbanos ao longo das mesmas.

Ao longo das vias urbanas e rodovias inseridas em ambientes urbanos, por conseqüência da ocupação e expansão urbana, o solo acaba por ser ainda mais impermeável, visto a necessidade da população de construções de passeios públicos, praças, estacionamentos e as construções habitacionais, comerciais e industriais.

Esta alteração das condições naturais dos solos, por onde o fluxo é retido pela vegetação e infiltra-se no subsolo, somada às deficiências dos sistemas de drenagem, provocam, neste caso, as enchentes urbanas.

Ocorrem ainda, como efeito do processo de urbanização citado, enchentes em áreas urbanas próximas de regiões ribeirinhas, devido à inundação natural, agravada pela impermeabilização do solo e descargas inadequadas de águas pluviais nessas regiões.

Esses processos de inundações, contribuem para o aparecimento de doenças de veículo hídrico, destacando-se, no caso das enchentes, às doenças relacionadas com as inundações como a leptospirose, que é a contaminação da urina do rato na água de inundação.

Outros impactos e não menos importantes estão relacionados à poluição da carga poluidora gerada pelo escoamento superficial da água em zonas urbanas, cuja origem é classificada de difusa, uma vez que provém de atividades que depositam poluentes, de forma esparsa, sobre a área de contribuição da bacia hidrográfica.

A deposição de poluente nas ruas torna-se também um problema grave, pois, além do acúmulo de resíduos do desgaste do pavimento, carreia material sólido para o sistema de drenagem. Esse material, somado-se ao acúmulo de lixo urbano que chegam ao sistema de drenagem, colaboram em muito para as enchentes e conseqüentemente, acelera o desgaste do pavimento de ruas, aparecimento de doenças de veiculação hídrica e demais impactos já mencionados.



Dentro deste contexto, este capítulo enfoca o conjunto dos principais aspectos das cheias e sua relação com o ambiente rodoviário e urbano, sendo apresentado na seqüência, uma síntese dos principais efeitos, impactos e medidas de controle a serem consideradas nos sistemas de drenagem.

5.1 A INSERÇÃO DA RODOVIA NA ÁREA URBANA

As rodovias podem ter trechos de considerável comprimento, desenvolvendo-se em áreas próximas a zonas urbanizadas ou mesmo dentro das mesmas. Esse fato, comum na atualidade, ocorre de forma ainda mais significativa nas regiões onde acontece conurbação, como citado anteriormente, entre as cidades, como na grande São Paulo e em outras áreas de desenvolvimento urbano acelerado nos grandes centros.

Segundo os registros técnicos do DER/SP (2003), a rodovia, ao ser projetada em áreas urbanas ou próximas de ocupação intensa, passa a necessitar de estudos de inserção ambiental específica.

No que se refere à drenagem, a presença da rodovia deve garantir, além da segurança do tráfego e da obra, também a segurança das populações circunvizinhas, quanto a vazões de enchente e a qualidade da água.

Deverá ser dada especial atenção, no projeto de drenagem, ao manejo de lixo urbano e de sedimento da erosão urbana.

Em nosso país, grandes concentrações populacionais, advindas de desregradas correntes migratórias internas, são encontradas em áreas de urbanização pobre e sem qualidade.

Nessas áreas, que compõem a periferia das cidades maiores, o baixo nível cultural e o despreparo com relação ao equipamento urbano, levam, entre outros, à inadequada disposição de detritos, como lixo doméstico, entulho, pneus, etc., prática que acaba por facilitar o encaminhamento desse material para córregos, galerias e rios.

Mais além, nessas áreas, os loteamentos clandestinos expõem o solo de forma descontrolada, levando ao aparecimento de enormes extensões de solo em inexorável estado de erosão.

Assim sendo, as águas urbanas carregam considerável quantidade de sedimentos, que vão se depositando ao longo dos cursos d’água e de galerias, em pontos de menor capacidade de transporte dos corpos d’água.

Ainda nos registros técnicos supracitados, registra-se que, a drenagem rodoviária, para atender à inserção da rodovia ao ambiente urbano, deverá, portanto, considerar lixo/detritos e sedimentos, com relação ao funcionamento e às dimensões mínimas de galerias, bueiros, caixas, grades e outros equipamentos.

Finalmente, cabe observar que a presença da rodovia pode alterar localmente o escoamento superficial, tanto pelo lado da impermeabilização causada pelas pistas, acostamentos, praças de pedágio, interseções etc, como pelo lado da diminuição dos tempos de concentração em face da menor rugosidade imposta ao escoamento.

Tal ocorrência, o aumento do escoamento, em quantidade e em concentração no tempo, poderá ser compensada com obras de detenção e retenção.

O projeto da rodovia e conseqüentemente o projeto da drenagem podem enfrentar duas situações básicas:

• as áreas urbanas são próximas, mas permitem ainda o isolamento da rodovia;



• a inserção rodoviária se dá em áreas urbanas desenvolvidas, sendo imprescindível a sua integração física completa.

Na primeira situação, em geral, é possível se desenvolver o projeto de drenagem rodoviária com seus elementos e dispositivos tradicionais, porém com dimensionamento, localização e facilidades de integração, projetados com vistas a atender à futura drenagem urbana local.

Na segunda situação, o projeto deverá ser, completamente interligado com a drenagem urbana da área. Nessa condição, os equipamentos devem ser aqueles de áreas urbanas padronizados, uma vez que, mesmo que a rodovia tenha administração separada da do município, a manutenção e gestão da drenagem será da área urbana maior que a da implantação rodoviária e, portanto, de responsabilidade municipal.

O DER/SP, considera também que, em qualquer caso, o projeto da drenagem rodoviária deverá se adequar ao Plano Diretor de Drenagem do Município, quando esse existir. Na ausência do mesmo, os projetos locais deverão ser considerados e o projeto de drenagem da rodovia deverá ser realizado em estrito entendimento com as autoridades públicas dos serviços relativos à drenagem urbana e saneamento.

Portanto, a eficiência dos sistemas de drenagem das rodovias, mais particularmente, nas regiões urbanas, deve ser de tal forma que garanta efetivamente o escoamento, e transposição, das águas, a fim de se evitarem impactos ambientais, principalmente no que se refere aos processos de enchentes em áreas urbanas.

No que se refere à modificação de hidrogramas, se aborda, a seguir, conceitos de obras de menor complexidade, que se sugere considerar para casos de alterações de vazão de pico, provocadas pela rodovia.

5.2 RETENÇÃO E DETENÇÃO DE VAZÕES

O exposto nos capítulos anteriores, enfocou as técnicas de drenagem nos aspectos da micro e macro drenagem, sendo comentado com detalhes as características da drenagem superficial e profunda. De forma geral, todas as técnicas apresentadas se destinam ao escoamento das águas pluviais, no sentido de que devem ser retidas e detidas as vazões precipitadas, a fim de que se possa controlar tanto a velocidade de escoamento, como os volumes de água a serem descarregadas nos diversos pontos do sistema hidrológico de cada região.

Portanto, a retenção de vazões significa a diminuição proposital da vazão média e tem por objetivo, em geral, a modificação do hidrograma de cheia com conseqüente amortecimento de picos de vazão. (DER/SP, 2003).

A retenção de vazões só tem sentido em bacias pequenas, onde a presença da rodovia pode significar aumento sensível de área impermeabilizada e/ou diminuição de tempos de concentração.

Retenções convenientes devem ser propostas no projeto de drenagem, destacando-se duas possibilidades: retenção no canteiro central, no caso da sua existência, e no primeiro caso a retenção pode ser realizada por barramentos vertedores convenientemente posicionados no canteiro central.

No segundo caso, trata-se de compensar a aceleração do fluxo, provocada pela rodovia e seu sistema de drenagem, através de retenção em bacia, junto ao corpo estradal, preparada para receber determinado volume, liberando-o com velocidade menor.



No que se refere à detenção de vazões, esta é entendida como sendo a retirada de determinado volume do escoamento superficial.

Usualmente a detenção é realizada através de infiltração. Tal procedimento pode ser concretizado através de valas de infiltração, caixas de infiltração ou áreas preparadas para a infiltração. As valas de infiltração correspondem, como detalhado anteriormente, a drenos cegos de captação superficial. As caixas ou áreas para detenção e infiltração são áreas com fundo preparado para promover a infiltração.

As propostas de detenção correspondem ao resgate das condições originais de run-off, alteradas pela impermeabilização rodoviária, e, tem sentido, como na retenção, no caso de pequenas bacias, aonde a impermeabilização decorrente da implantação da rodovia vier a ter expressão.

As propostas de obras com infiltração devem observar cuidadosamente o nível do lençol freático e a sua proteção com relação a acidentes, que possam vir a contaminar esse lençol, bem como a permeabilidade ou condutividade hidráulica do solo local e dos aterros da obra retenção na faixa de desapropriação da rodovia. (DER/SP, 2003).

Os maiores problemas enfrentados nos projetos de drenagem se relacionam com as rodovias inseridas no meio urbano. Em cidades como Rio de Janeiro, São Paulo e outras capitais, com uma elevada população, vias expressas (do tipo freeway, Múltiplas Faixas e duas pistas), “cortam” grandes áreas urbanas e povoadas, sendo em certos casos, regiões com deficiência de infra-estrutura sanitária.

Na seqüência, faz-se uma síntese das características das deficiências dos sistemas de drenagem em rodovias.

5.3 DEFICIÊNCIAS DOS SISTEMAS DE DRENAGEM

Conforme registrado em BIDONE, V. B. E. D., (1993), os sistemas de drenagem deficientes têm sido sempre os maiores causadores de problemas, tanto para conservação das rodovias, bem como para as áreas lindeiras a mesma, gerando problemas sanitários para as populações das mesmas.

Ainda segundo BIDONE, et ali, as deficiências mais comuns têm as seguintes origens: redução de investimentos nos projetos de rodovias, que afetam diretamente a qualidade e eficiência dos sistemas de drenagem; a análise simplista do processo de escoamento, onde, em alguns casos não se consideram as alterações referentes ao uso e ocupação do solo das bacias hidrográficas ao longo da vida útil da obra; localização errada dos dispositivos de drenagem e a falta de interação dos projetos hidráulicos com a geopedologia, onde os aspectos de propensão à erosão, fugas subterrâneas e dissipadores de energia naturais sejam considerados para a locação dos dispositivos.

5.4 PRINCIPAIS IMPACTOS ADVINDOS DAS DEFICIÊNCIAS DOS SISTEMAS DE DRENAGEM

A rodovia, na sua operação e através da sua drenagem, poderá afetar de modo significativo, o meio ambiente por onde se desenvolve.

O impacto ambiental através da drenagem rodoviária em operação, se faz presente, principalmente, nos seguintes aspectos:

a) poluição difusa conduzida pelas águas da drenagem das pistas; b) poluição ou contaminação ocasional, em decorrência de acidente;



c) aceleração de tempos de concentração por aumento de impermeabilização com conseqüentes aumentos de picos de hidrogramas;

d) modificação do regime de inundações à montante de bueiros e eventual abatimento de picos de hidrogramas;

e) modificação no trânsito de sedimentos.

Em linhas gerais a preocupação com o meio ambiente físico, biótico e sócio-econômico, deverá estar sempre presente no desenvolvimento dos projetos de drenagem rodoviária, destacando-se, no entanto, os seguintes pontos:

I. A satisfação de exigências legais de preservação ou melhoria da qualidade da água, de cursos d’água atravessados pela rodovia ou que recebam suas águas de drenagem. O projeto de travessias de qualquer talvegue, correspondendo a bacias grandes, médias, pequenas, com escoamento perene ou não, e reservatórios, está sujeito à legislação a tual de Recursos Hídricos, Nacional e Estadual.

II. A observação das situações reais, principalmente quando se trata de área com mananciais públicos ou privados ou se tratar de trecho da rodovia com tráfego considerável, de cargas poluentes ou contaminantes.

Além das exigências legais, as situações reais, de fato, podem exigir, de forma localizada ou em trechos, o projeto de obras especiais de preservação da qualidade da água.

5.4.1 Enchentes Urbanas

Dentre todos os impactos anteriormente citados, como visto na introdução deste capítulo, as enchentes urbanas são conseqüências de dois processos, que podem ocorrer isoladamente ou de forma integrada, contudo, surge como o impacto direto de maior influência na qualidade de vida e bem-estar das pessoas. O primeiro processo se dá pela urbanização e o segundo em áreas ribeirinhas por falta de planejamento do uso e ocupação do solo.

As enchentes devido ao desenvolvimento urbano estão ligadas mais diretamente ao processo de impermeabilização do solo através de telhados, ruas calçadas e pátios, dentre outros. Dessa forma, a parcela de água que infiltrava no solo, passa a escoar pelos condutos, aumentando a drenagem superficial. (TUCCI, C. E. M., 1995, et ali).

O volume que escoava lentamente pela superfície do solo e ficava retido pelas plantas, com a urbanização, passa a escoar no canal, exigindo maior capacidade de escoamento das seções. O hidrograma típico de uma bacia natural e aquele resultante da urbanização são apresentados na FIG 5.1. Os efeitos principais da urbanização são o aumento da vazão máxima, antecipando o pico e o aumento do escoamento superficial, o que pode ser visto na FIG 5.2.



FIG 5.1: Histogramas área urbanizada X solo natural

Fonte: TUCCI, C. E. M., 1995, et ali.

FIG 5.2: Relação entre o tempo de precipitação, vazão e milímetro de chuva.

Fonte: TUCCI, C. E. M., 1995, et ali.

5.4.2 Enchentes em Áreas Ribeirinhas

Essas enchentes ocorrem no qual o rio ocupa o seu leito maior, de acordo com os eventos chuvosos extremos, em média com tempo de retorno superior a dois anos. Esse tempo de retorno ocorre, normalmente, em bacias grandes (>1000 km2) e é decorrência do processo natural. Os impactos sobre a população são causados, principalmente, pela ocupação inadequada do espaço urbano. Essas condições ocorrem, em geral, devido às seguintes ações: (TUCCI, C. E. M., 1995, et ali.)

Hidrograma da área urbanizada

Hidrograma da área não urbanizada

Vazão

Tempo a – hidrograma hipotético



• o Plano Diretor da quase totalidade das cidades brasileiras, não existe nenhuma restrição quanto as loteamento de áreas de risco de inundação, a seqüência de anos sem enchentes é razão suficiente para que empresários loteiem áreas inadequadas;

• invasão de áreas ribeirinhas, que pertencem ao poder público, pela população de baixa renda;

• ocupação de áreas de médio risco, que são atingidas com freqüência menor, mas que quando o são, sofrem prejuízos significativos.

5.4.3 Inundações Localizadas

São classificados normalmente em três tipos de inundações, provocadas por: estrangulamento da seção do rio devido a aterros e pilares de pontes, estradas, aterros para aproveitamento da área, assoreamento do leito do rio e lixo; remanso devido a macrodrenagem, rio principal, lago, reservatório ou oceano e erros de execução e projeto de drenagem de rodovias e avenidas, entre outros.

Em suma, pode-se registrar que, os impactos anteriormente citados se devem basicamente a: (TUCCI, C. E. M., 1995, et ali.)

• falta de conhecimento sobre controle de enchentes por parte dos planejadores urbanos;

• desorganização, a níveis federal e estadual, sobre controle de enchentes;

• o desgaste político para o administrador público, resultante do controle não-estrutural (zoneamento), já que a população está sempre esperando uma obra hidráulica;

• falta de educação da população sobre controle de enchentes.

5.4.4 Outros Impactos Ambientais

Outros impactos, relacionados em grande parte, às enchentes e inundações são aqueles devido ao aumento da produção de sedimentos e à degradação da qualidade da água drenada pelos esgotos pluviais e contaminação dos aqüíferos.

A produção de sedimentos tem conseqüências ambientais importantes para as áreas urbanas. Algumas delas são as seguintes:

• assoreamento da drenagem, com redução da capacidade de escoamento de condutos, rios e lagos urbanos;

• transporte de substância poluente agregada ao sedimento. Durante as enchentes, as substâncias existentes na água da lavagem das ruas podem agregar-se ao sedimentos, conforme comentado anteriormente.

É importante ressaltar que a qualidade da água pluvial, segundo a literatura pertinente, não é melhor que a do efluente de um tratamento secundário. Em geral, a quantidade de material suspenso na drenagem pluvial é muito superior à encontrada no esgoto in natura.



Uma das principais conseqüências do desenvolvimento urbano, no meio ambiente dos pequenos rios urbanos, tem sido a redução da vazão no período de estiagem. Com o aumento do escoamento superficial devido à impermeabilização, os aqüíferos não são abastecidos, e a capacidade do rio é reduzida. O escoamento, muitas vezes é devido a esgoto jogado in natura ou a ligação clandestina e esgoto cloacal no pluvial. (TUCCI, C. E. M., 1995, et ali.)

Outro problema grave está relacionado à erosão. A urbanização leva a taxas aceleradas de erosão, principalmente nos locais onde se instalam novos empreendimentos, em aberturas de novas avenidas, novos loteamentos e outros.

As erosões, em bacias urbanas, apresentam características bastantes diversas das correspondentes às bacias rurais, quer no que diz respeito ao processo físico, como à dimensão das áreas envolvidas.

O assoreamento em corpos d’água, pode ocorrer dentro de um processo natural de redução da capacidade de transporte sólido, associado, de maneira geral, à redução dos níveis de energia de escoamento.

O sedimento, por si só, já se constitui em poluente por afetar a vida aquática, aumentado a turbidez e diminuindo a transparência da mesma.

Sedimentos de pequena fração, ou seja, mais fina, são os transportadores de outros poluentes, como metais, amônia, fertilizantes e outros tóxicos.

Os efeitos da urbanização incluem ainda, a modificação dos canais de macrodrenagem, alterações das margens e da vegetação ribeirinha. Essa modificação está também associada ao processo de erosão e assoreamento dos canais naturais.

Em suma, a magnitude do impacto causado pelo lançamento da drenagem urbana depende de fatores como o estado do corpo d’água antes do lançamento, sua capacidade assimilativa e, ainda, da quantidade e distribuição de chuvas, uso do solo na bacia, tipo e quantidade de poluentes arrastados e tipos de sistemas de drenagem e de circulação viária associada à drenagem.

5.5 ALGUMAS MEDIDAS PREVENTIVAS E MITIGADORAS DOS IMPACTOS ADVINDOS DA INEFICIÊNCIA DOS SISTEMAS DE DRENAGEM

Considerando o exposto no item anterior, o planejamento e projeto de obras de drenagem são muito mais do que um simples exercício de hidráulica. Existem muitos aspectos técnicos que devem ser cuidadosamente considerados além da hidrologia e da hidráulica. Destacando-se:

• a determinação da inclinação máxima de talude para escavação de reservatórios de armazenamento em locais potencialmente favoráveis para isso, assim como, de pequenos levantamentos em valas naturais que ofereçam condições propícias para armazenamento;

• a estimativa da carga anual de transporte de material sólido, sedimentos, detritos e lixo da bacia de drenagem verificando se será necessário prever bacia(s) de sedimentação ou outros meios de controle de sedimentos;

• a seleção das variedades de grama para proteção de taludes que resistam a inundações ocasionais que possam durar várias horas ou mesmo vários dias.



Devem também ser consideradas as condicionantes e as necessidades de natureza não técnica, dentre as quais ressaltam-se:

• a análise das necessidades da comunidade local, inclusive as relativas à recreação de modo a inserir as possíveis obras drenagem num contexto de uso múltiplo;

• a análise das situações que possam comprometer as condições de segurança e o estudo da sua prevenção e mitigação;

• a procura dos caminhos adequados para implementação das obras, tendo em vista o financiamento de desapropriações, construção e manutenção das obras.

É importante salientar ainda que, a caracterização das condições usuais e futuras, envolvendo cálculos hidrológicos, estimativa de sólidos em suspensão e outras cargas, reforçará a necessidade de recomendação de obras de drenagem e outras medidas voltadas para o gerenciamento do escoamento superficial.

Convém frisar também que, as obras de drenagem, dependendo da forma como sejam projetadas, podem, em determinadas circunstâncias, não só tornar-se inócuas, como também agravar o problema das inundações em termos de freqüência de ocorrência. A literatura mais recente disponível sobre o assunto aborda a questão enfatizando os aspectos fundamentais a serem considerados e propõe que os eventos mais severos, a serem considerados para projetos, tenham probabilidade de ocorrência não superior a 1%, ou seja, período de retorno de 100 anos.

Segundo o exposto anteriormente é importante salientar que, como visto no início deste trabalho, o sistema de drenagem urbana deve ser composto por dois sistemas distintos que devem ser planejados e projetados sob diferentes critérios: o Sistema inicial de Drenagem e o Sistema de Macrodrenagem.

Conforme visto anteriormente, o Sistema Inicial de Drenagem ou de Microdrenagem ou, ainda, Coletor de Águas Pluviais, é formado pelos pavimentos das ruas, guias e sarjetas, bocas de lobo, rede de galerias de águas pluviais e canais de pequenas dimensões. Quando bem projetado, dimensionado para o escoamento de vazões de 2 a 10 anos de período de retorno, e com manutenção adequada, praticamente elimina as inconveniências ou as interrupções das atividades urbanas que podem ocorrer nas grandes chuvas.

Já o sistema de Macrodrenagem é composto, em geral, por canais, abertos ou fechados, de maiores dimensões, projetados para vazões de 25 a 100 anos de período de retorno. O seu funcionamento adequado garante a prevenção ou minimização dos danos às propriedades, dos danos à saúde e perdas de vida das populações atingidas, seja em conseqüência direta das inundações ou enxurradas, seja por doenças de veiculação hídrica.

Esse sistema compõe o escoamento superficial direto, sendo tradicional o enfoque orientado para o aumento da condutividade hidráulica do sistema de drenagem.

Quanto à manutenção, esse sistema exige limpeza periódica a fim de que possa funcionar de forma eficiente, garantindo as condições previstas nos projetos. Entende-se como “limpeza”, a remoção de vegetação arbustiva ribeirinha, a operação de desassoreamento e remoção de lixo.

Dessa forma tendem a aumentar as vazões veiculadas, bem como os níveis e as áreas de inundação a jusante, em relação à condição anterior à sua implantação.

Técnicas modernas preconizadas internacionalmente, passam a dar ênfase ao armazenamento das águas por estruturas de detenção ou retenção, como forma de minimizar as conseqüências a jusante.



Esse enfoque apropriado às áreas de urbanização incipiente, pode ser utilizado, também, em áreas de urbanização mais consolidadas, desde que existam locais, superficiais ou subterrâneos, para a implantação dos armazenamentos.

Qualquer que seja o enfoque, no entanto, almeja-se sempre, nos projetos de drenagem urbana, garantido-se a qualidade ambiental e o bem estar social:

a) reduzir a exposição da população e das propriedades aos eventos de inundações; b) reduzir o nível de danos causados pelas inundações, minimizando problemas

ligados à erosão e assoreamento; c) conservar as várzeas não urbanizadas em condição de menor interferência com o

escoamento das vazões das cheias, preservando sua capacidade de armazenamento, ecossistemas aquáticos e terrestres, bem como preservando a interface entre as águas superficiais e subterrâneas;

5.6 COMPARAÇÃO ENTRE PAÍSES DESENVOLVIDOS E O BRASIL – QUALIDADE DAS ÁGUAS

A TAB 5.3 apresenta uma comparação dos cenários de desenvolvimento dos aspectos da água no meio urbano entre países desenvolvidos e países em desenvolvimento. Pode-se observar que nos países desenvolvidos grande parte dos problemas foram resolvidos quanto ao abastecimento de água, tratamento de esgoto e controle quantitativo da drenagem urbana. Neste último caso, foi priorizado o controle através de medidas não estruturais que obrigam a população a controlar na fonte os impactos devido à urbanização.O principal problema nos países desenvolvidos é o controle da poluição difusa devido às águas pluviais. TAB 5.3: Comparação dos aspectos da água no meio urbano.

Infra-estrutura urbana Países desenvolvidos Brasil

Abastecimento de água Resolvido, cobertura total. Grande parte atendida, tendência de redução da

disponibilidade devido a contamin ação, grande quantidade de perdas na rede.

Saneamento Cobertura quase total. Falta de rede e estações de tratamento; as que existem não conseguem coletar esgoto como projetado.

Drenagem Urbana Controlado os aspectos quantitativos; Desenvolvimento de investimentos para controle dos aspectos de qualidade da água.

Grandes inundações devido a ampliação de inundações; Controle que agrava as inundações através de canalização;

Aspectos de qualidade da água nem mesmo foram identificados.

Inundações Ribeirinhas Medidas de controle não -

estruturais como seguro e zoneamento de inundação.

Grandes prejuízos por falta de política de controle.

Fonte: TUCCI, C. E. M., 2001.

O controle nos países em desenvolvimento ainda está no estágio do tratamento de esgoto. Em alguns países, como o Brasil, o abastecimento de água que poderia estar resolvido, devido à grande cobertura de abastecimento, o que não ocorre devido ao problema da forte contaminação dos mananciais. Este problema é decorrência da baixa cobertura de esgoto tratado.

O controle quantitativo da drenagem urbana ainda é limitado nos países em desenvolvimento. O estágio do controle da qualidade da água resultante da drenagem está ainda mais distante nestes países.



5.7 UMA VISÃO INTEGRADA DO CONTROLE DAS ÁGUAS EM AMBIENTES URBANOS

É de fundamental importância ressaltar as observações do trabalho de TUCCI, onde se busca um princípio filosófico de controle das águas em ambientes urbanos. Segundo o autor, os aspectos relacionados com a infra-estrutura de água têm sido planejados de forma inadequada. Grande parte dos problemas citados neste trabalho está relacionada com a forma setorial como são tratados os instrumentos dos sistemas de drenagem. O desenvolvimento do planejamento das áreas urbanas envolve principalmente:

• planejamento do desenvolvimento urbano; • transporte; • abastecimento de água e saneamento. • drenagem urbana e controle de inundações; • resíduo sólido; • controle ambiental.

Considerando os aspectos relacionados com a água, existe uma forte inter-relação entre os mesmos. Quando vistos dentro de cada uma de suas disciplinas em planos setoriais, certamente resultarão em prejuízos para a sociedade.

O planejamento urbano deve considerar os aspectos relacionados com a água, no uso do solo e na definição das tendências dos vetores de expansão da cidade. (TUCCI, C. E. M., 2001).

A FIG 5.3 ilustra a relação entre os setores citados e o ciclo das águas.

Concluindo este trabalho, cabe ressaltar que as legislações que envolvem a

drenagem urbana e a inundação ribeirinha estão relacionadas com: recursos hídricos, uso do solo e licenciamento ambiental.



FIG 5.3

Recomenda-se que, para maiores detalhes, seja vista a bibliografia utilizada neste

trabalho.

Plano Diretor Urbano

Uso do solo

Meio Ambiente

Esgoto cloacal, drenagem urbana e

resíduo sólido

Gestão Municipal

AÇÃO INTERNA A CIDADE

LEGISLAÇÃO MUNICIPAL

RIOS EXTERNOS AS CIDADES

Uso do Solo Meio Ambiente

Recursos Hídricos

Gestão Estadual e

Federal

AÇÃO EXTERNA A CIDADE

INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME Anexo I

Diretrizes Básicas para Elaboração de Estudos e Projetos Rodoviários


ANEXO I DIRETRIZES BÁSICAS PARA ELABORAÇÃO DE ESTUDOS E PROJETOS RODOVIÁRIOS


DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM

INSTRUÇÃO DE SERVIÇO PARA PROJETO DE DRENAGEM IS-210

IS-210 01 MT/DNER/IPR

p. 01/05

1. OBJETIVO

Definir e especificar os serviços constantes do projeto de drenagem nos projetos de engenharia rodoviária.

2. FASES DO PROJETO

O projeto de drenagem será desenvolvido em duas fases:

− Anteprojeto;

− Projeto.

3. ELABORAÇÃO DO PROJETO

3.1 Fase de anteprojeto

3.1.1 Concepção do projeto

A fase de anteprojeto definirá a concepção do projeto de drenagem, possibilitando a escolha da melhor solução, através da análise dos elementos básicos condicionantes do projeto. Nesta fase, em relação as obras de drenagem, serão definidos: número, natureza, localização provável, aspectos locais considerados, condições de acesso, aproveitamento de materiais e mão-de-obra da região com tipos, quantidades e estimativa de custos.

3.1.2 Elementos básicos Serão considerados os seguintes elementos básicos condicionantes do projeto:

a) estudos hidrológicos: elaborados para o projeto de engenharia, necessários para a determinação da descarga em cada ponto e indispensáveis para a fixação das seções a adotar e as condições de escoamento.

b) anteprojetos geométricos, de terraplenagem e pavimentação: elaborados para o projeto de engenharia, definirão as obras de drenagem a projetar, bem como os estudos complementares a realizar.

c) estudos topográficos: elaborados para o projeto de engenharia, deverão ser complementados a fim de definir a implantação das obras de drenagem, utilizando medidas específicas para este fim.

d) estudos geotécnicos: elaborados para o projeto de engenharia, deverão ser complementados a fim de definir e caracterizar materiais e condições de fundação das obras a serem projetadas.

e) dispositivos de drenagem existentes: no caso de rodovia já implantada, os dispositivos de drenagem existentes serão cadastrados e vistoriados, verificando-se a suficiência de vazão e o estado de conservação. Os dispositivos identificados como problemáticos serão objeto de estudos específicos com o objetivo de proceder ao reparo ou substituição daqueles que se encontrem danificados.



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3.1.3 Estudos de alternativas

Serão estudadas as diversas alternativas de soluções considerados os aspectos exeqüíveis, condições de funcionamento, materiais a utilizar, métodos e equipamentos. Também os aspectos arquitetônico e paisagístico serão levados em conta.

Procurar preservar os talvegues existentes, restringindo ao mínimo a supressão para manter a rede fluvial e as nascentes.

Listadas as alternativas exeqüíveis, todas serão pré-dimensionadas, com base nas normas e especificações vigentes. Oportunidade em que se levará em conta a possibilidade de reaproveitamento e padronização das soluções, dos materiais, equipamentos e mão-de-obra. A seguir, estimar os quantitativos e custos para cada solução.

Estabelecer elementos os mais detalhados possíveis quando os custos estimados para as diversas alternativas estudadas pa ra o projeto de drenagem apresentarem influência considerável no custo global da execução.

3.1.4 Escolha da solução

Definidas as alternativas, a escolha da solução mais conveniente deve estar de acordo com os critérios técnico, econômico, estético e administrativo.

A escolha da solução definitiva será efetuada, ponderados os exames das alternativas, de acordo com os critérios citados, incluindo os sistemas e dispositivos de drenagem definidos no Manual de Drenagem de Rodovias, do DNER, e transcritos a seguir:

• Drenagem de transposição de talvegues

Objetivo: eliminar águas pertencentes à bacia que, por imperativos hidrológicos, devam ser desviadas para não comprometer a estrutura da rodovia.

Dispositivos:

− Bueiros;

− Pontes e pontilhões.

• Drenagem superficial Objetivo: interceptar e captar, conduzindo o deságüe seguro das águas provenientes de suas áreas adjacentes e aquelas que se precipitem sobre o corpo estradal, resguardando a segurança e a estabilidade.

Dispositivos:

− Valetas de proteção de corte;

− Valetas de proteção de aterro;

− Sarjetas de corte;

− Sarjetas de aterro;

− Valeta de canteiro central;



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− Descida d’água;

− Saídas d’água;

− Caixas coletoras;

− Bueiros de greide;

− Dissipadores de energia;

− Escalonamento de taludes;

− Corta-rios;

− Drenagem de alívio de muros de arrimo.

• Drenagem do pavimento ou subsuperficial Objetivo: defender o pavimento das águas que possam danificá-lo, originárias de infiltrações diretas das precipitações pluviométricas e aquelas provenientes de lençóis d’água subterrâneos. Esta drenagem é necessária nas regiões em que se verifica anualmente altura pluviométrica maior que 1500 mm e nas rodovias com TMD acima de 500 veículos comerciais.

Dispositivos:

− Camada drenante;

− Drenos rasos longitudinais;

− Drenos laterais de base;

− Drenos transversais.

• Drenagem subterrânea ou profunda

Objetivo: interceptar e rebaixar o lençol d’água subterrâneo para impedir a deterioração progressiva dos suportes das camadas dos terraplenos e pavimentos.

Dispositivos:

− Drenos profundos;

− Drenos espinha de peixe;

− Colchão drenante;

− Drenos suborizontais;

− Valetões laterais;

− Drenos verticais.

• Drenagem de travessia urbana Objetivo: promover de forma satisfatória o escoamento das águas das áreas urbanas, assegurando o trânsito público e protegendo a rodovia e propriedades particulares dos efeitos danosos das chuvas intensas.

Dispositivos:

− Sarjetas;

− Bocas-de-lobo;

− Poços-de-visita.



p. 04/05

3.2 Fase de projeto Detalhar a solução aprovada na fase anterior e relacionar os elementos necessários à construção da obra.

Serão desenvolvidos do seguinte modo:

a) dimensionamento: as diversas estruturas que compõem o projeto de drenagem serão dimensionadas pelos métodos e fórmulas consagradas devendo, obrigatoriamente, ser apresentada a memória de cálculo em que constem as normas e especificações adotadas, as hipóteses de cálculos, os valores dos condicionantes do projeto, as verificações de trabalho e os esforços e taxas resultantes.

b) desenhos de execução: definidos por plantas, gráficos e tabelas; neles se incluem a locação em planta e perfil da obra, escavações e regularizações e contenções necessárias, as dimensões de todas as peças, os materiais construtivos de cada uma, com especificações e quantitativos perfeitamente definidos, os planos de lançamento ou montagem, escoramento, processos construtivos, acabamentos e providências especiais para execução da obra.

c) especificações, quantitativos e custos: todos os serviços a serem executados deverão possuir especificação correspondente, de acordo com as Especificações Gerais Para Obras Rodoviárias do DNER. Em caso de inexistência, apresentar especificação complementar, nos mesmos moldes. As quantidades de serviço serão determinadas de forma coerente com a especificação correspondente. Os custos de cada serviço, determinados de acordo com a metodologia vigente no DNER;

d) plano de execução da obra: serão definidas as condições de execução da obra, tais como prazos de execução e quantificação dos equipamentos e pessoal técnico, indicação do canteiro da obra e posição das instalações, jazidas e fontes de materiais e acessos.

O projeto de drenagem deverá ser norteado pelo preconizado no Álbum de Projetos Tipo de Dispositivos de Drenagem, do DNER.

4. APRESENTAÇÃO


Apresentação do anteprojeto dar-se-á através do Relatório Parcial, constituído de texto explicativo e desenhos das soluções propostas, conforme discriminado a seguir:

Volume Discriminação Matérias Formato

1 Relatório do Anteprojeto

− Concepção do anteprojeto;

− Quadro de quantidades e códigos;

− Discriminação de todos os serviços, distâncias de transporte e quantidades.

A4



p. 05/05

(Conclusão)


2 Anteprojeto de Execução

− Plantas e desenhos-tipo dos diversos dispositivos de drenagem utilizados;

− Planta esquemática da localização das obras de drenagem;

− Desenhos com os anteprojetos dos dispositivos de drenagem.

A1

4.2 Fase de projeto

O projeto será apresentado no Relatório Final, inicialmente sob a forma de minuta e após a aprovação através da impressão definitiva, compreendendo os seguintes volumes:

Relatório Final

FORMATO VOLUME DISCRIMINAÇÃO

Minuta Impressão definitiva

1

Relatório do Projeto

− Concepção do projeto;

− Quadro de quantidades e códigos,


A4 A4

2

Projeto de Execução


− Planta esquemática da localização das obras de drenagem.

A1 A3

3 Memória Justificativa

− Justificativa do detalhamento das alternativas aprovadas no anteprojeto.

A4 A4

4

Orçamento e Plano de Execução

− Relação dos serviços a executar;

− Custos de cada serviço;

− Cronograma físico;

− Relação do equipamento mínimo;

− “Layout” do canteiro de obras, acessos, instalações, jazidas e fonte de materiais.

A4 A4


DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM

INSTRUÇÃO DE SERVIÇO PARA PROJETO DE DRENAGEM NOS PROJETOS DE ENGENHARIA DE RODOVIAS VICINAIS

IS-242


p. 01/03

1. OBJETIVO

Definir e especificar os serviços constantes do projeto de drenagem nos projetos de engenharia de rodovias vicinais.

2. FASES DO PROJETO

O projeto de drenagem será desenvolvido em duas fases:

− Anteprojeto

− Projeto

Constará de:

− Concepção das estruturas que comporão o projeto de drenagem superficial e subsuperficial.

− Dimensionamento das estruturas de drenagem.

− Preparo de notas de serviço dos diversos dispositivos de drenagem, com indicações da localização, tipo, tamanho e extensão da obra.

3. ELABORAÇÃO DO PROJETO


Esta fase compreenderá:

− Determinação do sistema de drenagem que deverá ter a rodovia, com a finalidade de estabelecer a concepção a ser seguida na fase de projeto e de permitir uma estimativa de quantidades dos diversos dispositivos de drenagem a serem usados.

− Dimensionamento preliminar das obras-de-arte correntes e especiais.

3.2 Fase de Projeto

Esta fase constará de:

3.2.1 Projeto de drenagem superficial

O sistema de drenagem superficial tem por objetivo captar e interceptar as águas que se precipitam sobre o corpo estradal e conduzi-las para local de deságüe seguro, sem que comprometa a estabilidade do maciço.

Para atender a esta finalidade o projeto de drenagem superficial compreenderá os seguintes dispositivos:

− Valeta de proteção de cortes e aterros;

− Sarjeta de corte;



p. 02/03 − Banqueta de aterro;

− Entrada d'água;

− Descida d'água;

− Caixa coletora;

− Caixa de amortecimento;

− Escalonamento dos taludes.

3.2.2 Bueiros

O sistema de bueiros tem por objetivo permitir a passagem das águas que escoam pelo terreno natural de um lado para o outro do corpo estradal e como dispositivo adicional, complemento da drenagem superficial quando indicado como bueiro de greide.

Os bueiros a serem utilizados nos projetos de rodovias vicinais serão dos seguintes tipos:

− Tubulares de concreto;

− Tubulares metálicos;

− Celulares de concreto.

A sua utilização de tipo e dimensões deverá ser justificada no projeto.

3.2.3 Drenagem subsuperficial

O sistema de drenagem subsuperficial tem por objetivo interceptar e rebaixar o lençol d’água subterrâneo, de forma a impedir a degradação progressiva do suporte das camadas dos terraplenos; sua utilização, tipo e localização deverão ser justificadas no projeto.

4. APRESENTAÇÃO

Apresentar o projeto através do Relatório Final, inicialmente sob a forma de minuta e após a aprovação a impressão definitiva, compreendendo os seguintes volumes:

4.1 Fase de anteprojeto Apresentação do anteprojeto dar-se-á através do Relatório Parcial, constituído de texto explicativo e desenhos das soluções propostas, conforme discriminado a seguir:


1 Relatório do Anteprojeto

− Concepção do anteprojeto;

− Quadro de quantidades estimadas;


A4



p. 03/03 (Conclusão)


2 Anteprojeto de Execução



− Desenhos com os anteprojetos dos dispositivos de drenagem.

A1

4.2 Fase de projeto

Apresentar o projeto através do Relatório Final, inicialmente sob a forma de minuta e após a aprovação a impressão definitiva, compreendendo os seguintes volumes:

Relatório Final

FORMATO VOLUME DISCRIMINAÇÃO / MATÉRIAS

Minuta Impressão definitiva

1

Relatório do Projeto

− Concepção do projeto;

− Quadro de quantidades e códigos;


A4 A4

2

Projeto de Execução



− Notas de serviço.

A1 A3

3 Memória Justificativa

− Justificativa do detalhamento das alternativas aprovadas no anteprojeto.

A4 A4

4

Orçamento e Plano de Execução

− Relação dos serviços a executar;

− Custos de cada serviço;

− Cronograma físico;

− Relação do equipamento mínimo;

− Lay-out do canteiro de obras, acessos instalações, jazidas e fonte de materiais.

A4 A4

INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME Anexo II

Cálculos


ANEXO II

CÁLCULOS


Cálculos


DRENAGEM

cteQ =

AVQ ⋅=

dhTdA .=

gV

hE2

2

+=

EXEMPLO:

V2 H V 2g E

0,30 5 1,27 1,57 0,40 3,75 0,71 1,11

2

2gV

h

2

2gV

h h

E

2

2gV

h

Linha de energia específica

Fundo do Canal

T

dh

H=2 Q = 4,5m3/s

3 m

h – profundidade hidráulica (m)

g – aceleração da gravidade (local) (m/s2)

v – velocidade (m/s)


Cálculos


2vudvvdu

vu

dd −=

( )( )TdhdA

AVQ

=−=

+=

+=Ε h

gAQ

dhv

ddg

2

22

22

= dhgfA

dAAgQQdhd

gA+

−34

111222

4

4..2

= dhdAgAQ +−

3

2

= =+− dhTdhgAQ

3

2

= =

− dhT

gAQ

3

21

= 013

2

=−=ΕgA

TQdhd

32

3

2

1 gATQgA

TQ =⇒=

TAAg

TAgQ .. 2

32 ==

ccc ghAQ = (m3/s) 1ª eq. básica do fluxo crítico

sendo VAQ =

ccc

c ghVgh

V=⇒= 1 (m/s) 2ª eq. básica do fluxo crítico


Cálculos


Substituindo em g

Vh

2

2

+=Ε

O valor de Vc:

( )g

ghh c

c 2

2

+=Ε

cc

c hh

h2

3

2=+=Ε

LIGAÇÃO DA DECLIVIDADE DO CANAL COM OS ELEMENTOS HIDRÁULICOS (Q, V)

3

4

2221

3

2

..

c

c

R

nVI

nIR

V =→=

PARÂMETROS DE SEÇÃO TRANSVERSAL

Buscando correlação de “d” com “D”:

No ∆ tem-se

θπα −= 2

2

22 D

Dd

Cos−

=α

mas

−=

−=

222

2θ

πθπα

CosCosCos =

= 22

sen.sen2

.θθ

πθ

π CosCosCos −=+ =

= =

−

=−

2

2

2

2 D

Dd

Cosθ

Dd

CosD

dDCos

21

2

2

2−=∴

−=

θθ

Ec

2

2gV

cch Ε=3

2

d D

T

θ

α

T – largura da sup. livre

d – diâmetro molhado

D – diâmetro da seção transversal


Cálculos


• Perímetro Molhado:

DPm2

θ= (m)

• Área Molhada:

segmentoAAAm −= τ (m2)

( )αα sen2

1 2 −= RAsegmento (m2)

( )[ ]θπθπ −−−= 2sen242

1 2DAseg

( ) θπθπθπ sen22sen2sen CosCos −=−

( ) θθπ sen2sen −=−

[ ]θθπ sen242

1 2

+−= DAseg (m2)

[ ]θθππ

sen284

22

+−−=DD

Am

θθππ

sen8844

2222 DDDDAm −+−=

( )8

sen2D

Am θθ −= (m2)

• Raio Hidráulico

( ) ( )

4.

sen

2

8

sen

2

8sen

22

DD

D

D

D

PA

Rm

mh θ

θθθ

θθ

θ

θθ −=

−

=−

== (m)


Cálculos


• Largura da Sup. Livre:

2

22

senD

T

=α

2sen

2sen

2sen

2sen

2sen

θθπ

θπ

θπ

α =−=

−= CosCos

2sen

2sen

θθDT

DT

=∴= (m)

• Profundidade Hidráulica: (θ radianos)

( )

2sen

8sen

2

θ

θθ

D

D

TA

h−

==

( )8

2sen

sen Dh ⋅−=

θθθ (m)

BUEIRO CELULAR

Área molhada: BdA = (m2)

• Perímetro molhado: dBP 2+= (m)

• Raio hidráulico: dB

BdR

2+= (m)

• Largura da Sup.: BT = (m)

N.A.

H

B

d

B – base

H – altura do bueiro

d – altura molhada


Cálculos


• Prof. Hidráulica: dB

BdTA

h ⋅== (m)

FÓRMULAS DO ESCOAMENTO NO REGIME CRÍTICO USANDO EXPRESSÕES DAS GRANDEZAS HIDRÁULICAS

• Tubulares

ccc hgAQ ⋅=

( ) 5,25,1

2sen

sen512

Dg

Qc

ccc ⋅

−⋅=

θ

θθ (m3/s)

cc hgV ⋅=

DgVc

ccc ⋅⋅−=

2sen8

senθθθ

(m/s)

3

4

22

c

cc

R

VnI =

( )3

2

sen22

sen cc

c

c

cc D

gnI

θθθ

θθ

−⋅

= (m/m)

• Celulares

5,1cc dBgQ ⋅⋅= (m3/s)

5,0cc dgV ⋅= (m/s)

3

4

2 2

+=

c

ccc Bd

dBgdnI (m/m)


Cálculos


SIMPLIFICAÇÃO

• Tubulares

n = 0,015 Substituindo

g = 9,81 m/s

( ) 5,25,1

2sen

sen138,0 DQ

c

ccc θ

θθ −= (m3/s)

DVc

ccc

2sen

sen107,1

θθθ −= (m/s)

3

3

1

2

sen

2sen

786,7

cc

c

c

cc

D

nI

θθθ

θ

θ−

= (m/m)

• Celulares

5,1132,3 BdQc = (m3/s)

5,012,3 cc dV = (m/s)

3

4

3

1

21

0022,0

+=Bd

d

I c

c

c (m/m)

DIMENSIONAMENTO NOS REGIMES CRÍTICO E RÁPIDO

• Tubulares

Arbitra-se

Dc =Ε Garantia de não haver carga hidráulica a montante

Como cc h2

3=Ε e Dh

c

ccc ⋅−=

2sen8

senθθθ


Cálculos


tem-se DDc

cc =⋅−⋅

2sen8

sen23

θθθ

316

2sen8

sen =−c

cc

θθθ

Solução desta equação:

rdc 0335,4=θ

=cθ 231º 06’09”

Correspondendo a:

Ddc 716,0= (m)

SUBSTITUINDO O VALOR ENCONTRADO DE Q NAS FÓRMULAS TEM-SE

• Tubulares

5,2533,1 DQc = (m3/s)

DVc 56,2= (m/s)

3

2

82,32D

nIc = (m/m)

• Celulares

Hc =Ε

cc h2

3=Ε

Sendo Hddh ccc3

2=⇒=

5,1.705,1 HBQc = (m3/s)

HVc 56,2= (m/s)


Cálculos


3

4

3

2 4360,2

+=

BH

H

nIc (m/m)

EQ. GERAIS DO FLUXO

3

4

22

R

nVI = (m/m)

2

3

4

23

42

4sen

nI

DnI

RV ⋅

⋅−=⋅=

θθθ

nI

DV2

1

3

2

3

2

4sen ⋅⋅

−=

θθθ (m/s)

AVQ ⋅=

( ) 3

22

4

sen

8sen

−

⋅−=θ

θθθθ

DQ

( )nI

DQ2

1

3

8

32

5

2sen

161 ⋅⋅−=

θθθ

NO BUEIRO QUADRADO

LHHB =∴=

2

5

705,1 LQc = (m3/s)

2

1

56,2 LVc = (m/s)

3

1

2

75,34

L

nIc = (m/m)

vΚ

QΚ


Cálculos


• Tubulares

Logo:

Kv

nIDKVK vv

2

1

3

2

⋅=∴

2

1

3

2

.

ID

nVK v

⋅=

KQ

nI

DVQQKQ

2

1

3

8

⋅⋅=∴

2

1

3

8

ID

nQKQ

⋅

⋅=

8

3

2

1

⋅

⋅=

IKQ

nQD (m)

θ , vK , QK → ligados a “d” e “D”

Por isso a tabela → Dd

EQ. GERAIS DO FLUXO CELULARES

nI

dBBd

V2

1

3

2

2

+=

( )( )

32

1

2

5

2 nI

dBdBQ ⋅

+⋅=

nIKV v

2

1

=

vK


Cálculos


2

1

I

VnKv =

nIKQ Q

2

1

⋅=

2

1

I

nQK Q

⋅=

Fixando B → obtém-se d.

80,0d

H = folga de 25%

INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME Anexo III

Exercícios de Drenagem


ANEXO III

EXERCÍCIOS DE DRENAGEM


Exercícios de Drenagem – Primeira Lista


EXERCÍCIOS DE DRENAGEM PRIMEIRA LISTA

(DRENAGEM SUPERFICIAL)

1) Supondo a construção de sarjetas de aterro em concreto (n = 0,013), conforme a seção abaixo, verificar a máxima distância possível entre as descidas d’água, admitindo o emprego da expressão:

P = 1,353 . [0,2 . t + 27 . log(1 + 20 . t)]

§ i = 1% § C = 0,8 § Largura da plataforma (L) = 12 m

2) Calcular as dimensões da valeta, com a geometria abaixo, sabendo-se que:

§ i = 0,01 § n = 0,014 (terra uniforme com seixos – paredes limpas) § Q = 100 l/s § Água sem material em suspensão

3) Uma canaleta triangular corre paralela à pista de um aeroporto por uma distância de 600m. Uma pista de asfalto com 40 m de largura contribui para o fluxo de um lado e um campo gramado, com coeficiente de deflúvio C = 0,3, contribui do outro. A inclinação transversal da pista é de 0,005 e a do campo é de 0,01. A chuva de projeto foi calculada em 6 cm/h, para uma duração de 90 min. Ignorando os efeitos da acumulação de água no canal, qual deve ser sua largura no final, se a profundidade máxima permitida é de 30cm?

A inclinação longitudinal é de 0,013 e n = 0,02.

20 cm 80 cm

20 cm

h 2.h

h


Exercícios de Drenagem – Primeira Lista


4) Estuda-se o sistema de drenagem de uma ferrovia situada nas proximidades de Ponta Grossa. Verificar a extensão máxima que a sarjeta-tipo poderá atender e se há a necessidade de revesti-la.

§ Solo da região: silte arenoso § Talude de corte: 4V:3H § Distância vertical entre banquetas: 10 m § Largura da plataforma: 12,6 m § Inclinação transversal: 3% § Rampa longitudinal: 1%

5) Uma canaleta de drenagem de uma rodovia tem seção triangular com uma profundidade máxima de 0,20 m e a largura da parte superior de 1,8 m. O pavimento tem uma largura de 18 m. A declividade longitudinal do aterro é de 0,004 m/m.

a) Se a chuva de projeto é de 10 cm/h, qual deverá ser o intervalo entre as descidas d’água, de forma que seja mantida uma borda livre de 5 cm?

b) É necessário revestir a canaleta? c) Se a canaleta for trapezoidal, quais serão suas dimensões?

80 cm 20 cm

20 cm


Exercícios de Drenagem – Segunda Lista


EXERCÍCIOS DE DRENAGEM SEGUNDA LISTA

(BUEIROS)

1) Um bueiro deverá drenar uma bacia de 1.100 ha de área, situada em região rural, com declividade média de 1 m/km, sendo de 80 mm/h a intensidade de chuva prevista. O projeto prevê a construção de um bueiro celular de concreto, com seção de 1,5m x 1,5m, com declividade longitudinal de 2%.

Para assegurar uma folga de vazão para as chuvas excepcionais, deseja-se verificar se ele trabalha em descarga livre, com somente 2/3 da altura, para a chuva de projeto.

Admitir:

§ Coeficiente (de deflúvio) da bacia: 0,20 § Coeficiente de rugosidade: 0,013

2) Uma estrada projetada para transpor um talvegue em aterro deixa, à montante, uma bacia hidrográfica com vazão de contribuição idêntica à do problema anterior. Sabendo que à jusante da estrada a ravina é coberta de grama comum, firmemente implantada em solo bom, dimensione um bueiro tubular e um bueiro celular para uma declividade longitudinal de 0,6%, indicando se há necessidade de adoção de alguma medida complementar para assegurar a estabilidade da obra.

3) Para o projeto de um bueiro na região de São Paulo, numa área agrícola onde não se adota o terraceamento, são conhecidos os seguintes dados da bacia a drenar:

§ Área: 2 km2 § Comprimento do talvegue: 1 km § Diferença de cotas entre o ponto mais afastado do talvegue e o local do bueiro: 100

m § A declividade das encostas é média, situando-se em torno de 4%

Sabendo-se da previsão de um açude à jusante para facilitar a irrigação na área, compare as dimensões dos bueiros celulares de concreto que atendam a cada uma das hipóteses a seguir:

§ Iassentamento = Icrítica § Iassentamento = 0,8 . Icrítica § Iassentamento = 2 . Icrítica

Indique eventuais considerações decorrentes da observação dos valores obtidos ao longo da metodologia de cálculo.


Exercícios de Drenagem – Segunda Lista


4) É necessário um bueiro com declividade de 2% para escoar as águas de uma bacia em zona rural, com área de 14.500.000 m2 e declividade média de 1 m / 1.000 m, sendo de 60mm/h a precipitação da chuva de projeto.

Dispõe-se de tubos de concreto com 1,0 m e 1,2 m de diâmetro. Indicar a solução mais conveniente.

Adotar para o cálculo da vazão a escoar a fórmula de Burkli-Ziegler, com C = 0,25, e, para a capacidade, a fórmula de Manning, com n = 0,013.

5) Deseja-se projetar um bueiro de concreto com seção quadrada para dar vazão a uma bacia de 20 km2, com um talvegue de 4 km de extensão e declividade longitudinal média de 4%.

Os estudos hidrológicos conduziram a seguinte expressão da relação intensidade – freqüência – duração das precipitações pluviométricas:

( ) 75,0

176,0

24.1240

+=

tT

i , onde:

§ i = intensidade de precipitação, em mm/h § t = duração da precipitação, em minutos § T = período de recorrência, em anos

O terreno do local da obra tem inclinação de 1% e a lâmina d’água máxima registrada foi de 1,5 m sobre o talvegue.

Adotando-se a fórmula de Burkli-Ziegler, com coeficiente de deflúvio C = 0,25, e a chuva correspondente a um período de recorrência de 25 anos, pede-se:

a) dimensionar a obra para a chuva de projeto utilizando a fórmula de Manning, como conduto livre.

b) verificar a vazão da obra para uma chuva excepcional em que a lâmina atinja a face superior da obra.

c) Verificar a velocidade de saída da água a jusante e indicar as medidas que devem ser adotadas no caso de o terreno não suportar a erosão.


Exercícios de Drenagem – Terceira Lista


EXERCÍCIOS DE DRENAGEM TERCEIRA LISTA

(DRENAGEM PROFUNDA)

1) Um fazendeiro planeja a instalação de drenos em seu campo, no qual a permeabilidade do solo é de 2,36 x 10-4 m3/s/m2. O nível do lençol freático deverá ser mantido a 1 (um) metro abaixo do nível do solo. A 3 (três) metros do nível do solo há uma camada impermeável. Qual o espaçamento entre os drenos que você recomendaria ao fazendeiro se a precipitação anual é de 115 cm?

2) Um grupo de solos possui as seguintes características:

§ Menor d15 % s = 0,02 mm (obtido por sedimentação) § Menor d50 % s = 0,054 mm (obtido por sedimentação) § Maior d15 % s = 0,04 mm (obtido por sedimentação) § Menor d85 % s = 0,174 mm

Pede-se traçar as faixas granulométricas dos materiais filtrantes e de proteção. Os tubos possuem furos com diâmetro de ¼” (6,3 mm).

3) Um trecho em corte de uma estrada, cujo comprimento é de 900 m, deverá ser drenado com dois drenos longitudinais a uma profundidade de 1,2 m. Verifique se a profundidade dos drenos é suficiente para manter o nível do lençol a 10 cm da superfície e determine a vazão nas bocas dos drenos, bem como sua dimensão.

Dados:

§ Solo: silte argiloso, com K = 10-2 m/dia = 10-5 cm/s § Declividade do corte: 2% § Adotar a mesma “chuva” do exercício nº 1

4) A chuva que se precipita sobre um estacionamento asfaltado (C = 0,9), com dimensões de 120 m x 180 m, será conduzida para um canal de 60 cm de largura, o qual corre longitudinalmente pelo centro do estacionamento, abaixo do greide. A sua declividade é de 0,003 m/m. A declividade transversal da superfície de asfalto é de 0,015, na direção da menor dimensão. Calcule a vazão de pico e a profundidade do canal para a chuva abaixo:

tc (min) i (cm/h)

5 7,0

10 4,6

20 2,8

30 2,1

INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME Anexo IV

Orçamento para Obras de Drenagem


ANEXO IV ORÇAMENTO PARA OBRAS DE DRENAGEM

(Material cedido pela Revista Informador das Construções – Março/ 2003)




DRENAGEM

ESCORAMENTO

TA-01-0 ESCORAMENTO DE CAVAS OU VALAS Servente h 3,1500 2,91 9,16 Encarregado de turma h 0,0210 11,96 0,25 Carpinteiro de Formas h 0,5250 4,49 2,35 TABUA DE PINHO DE 3A m2 0,5000 9,10 4,55 MADEIRA ROLICA COMUM (pau roliço) m 3,0000 1,95 5,85 PREGO 18x30 kg 0,2000 2,48 0,49 ---------------- Produção da Equipe: 1,000 Custo Horário: 22,68 Total por m2 : 22,68

ESCAVACAO MANUAL

TB-01-5 ESCAVACAO MANUAL DE VALA EM MATERIAL DE PRIMEIRA CATEGORIA ATE 1,5 m DE PROFUNDIDADE - EXCLUSIVE ESCORAMENTO E ESGOTA- MENTO Servente h 3,1500 2,91 9,16 Encarregado de turma h 0,1050 11,96 1,25 ---------------- Produção da Equipe: 1,000 Custo Horário: 10,43 Total por m3 : 10,43




TB-13-7 ESCAVACAO MANUAL DE VALA EM MATERIAL DE PRIMEIRA CATEGORIA , INCLUSIVE ESCORAMENTO E ESGOTAMENTO - ATE 1,5 m DE PROFUNDI- DADE Servente h 4,0740 2,91 11,85 Encarregado de turma h 0,1260 11,96 1,50 ESCORAMENTO m2 1,4910 22,68 33,81 ---------------- Produção da Equipe: 1,000 Custo Horário: 47,19 Total por m3 : 47,19






TB-22-8 ESCAVACAO MANUAL DE VALA EM MATERIAL DE PRIMEIRA CATEGORIA, INCLUSIVE ESCORAMENTO E ESGOTAMENTO-ATE 6,0m DE PROFUNDIDA- DE Servente h 9,2400 2,91 26,88 Encarregado de turma h 0,1890 11,96 2,26 ESCORAMENTO m2 1,7955 22,68 40,72 ---------------- Produção da Equipe: 1,000 Custo Horário: 69,87 Total por m3 : 69,87

ESCAVACAO MECANICA

TC-01-0 ESCAVACAO MECANICA EM MATERIAL DE PRIMEIRA CATEGORIA ESCAVADEIRAS 1 1,00 0,00 104,51 47,86 104,51 Servente h 0,5000 2,91 1,45 Encarregado de turma h 3,0000 11,96 35,88 ---------------- Produção da Equipe: 50,000 Custo Horário: 141,85 Total por m3 : 2,84

TC-04-1 ESCAVACAO MECANICA DE VALA EM MATERIAL DE PRIMEIRA CATEGORIA EXCLUSIVE ESCORAMENTO E ESGOTAMENTO ATE 3,0 m DE PROFUNDIDA- DE ESCAVADEIRAS 1 1,00 0,00 104,51 47,86 104,51 Servente h 0,4000 2,91 1,16 Encarregado de turma h 2,8000 11,96 33,48 ---------------- Produção da Equipe: 40,000 Custo Horário: 139,16 Total por m3 : 3,48

TC-07-2 ESCAVACAO MECANICA DE VALA EM MATERIAL DE 1a. CATEGORIA, EX- CLUSIVE ESCORAMENTO E ESGOTAMENTO ATE 4,5 m DE PROFUNDIDADE ESCAVADEIRAS 1 1,00 0,00 104,51 47,86 104,51 Servente h 0,3000 2,91 0,87 Encarregado de turma h 1,9000 11,96 22,72 ---------------- Produção da Equipe: 25,000 Custo Horário: 128,10 Total por m3 : 5,12

ESCAVACAO DE VALA A FOGO, EM ROCHA

TD-01-6 ESCAVACAO DE VALA A FOGO, EM ROCHA, ATE 1,5 m DE PROFUNDIDA- DE Servente h 6,0000 2,91 17,46 Encarregado de turma h 0,9600 11,96 11,48 Cavouqueiro h 7,2000 4,79 34,48 GELATINA kg 0,3500 4,71 1,64 ESPOLETA ELETRICA un 3,0000 4,29 12,87 ESTOPIM m 3,0000 0,60 1,80 ---------------- Produção da Equipe: 1,000 Custo Horário: 79,75 Total por m3 : 79,75




TD-04-7 ESCAVACAO DE VALA A FOGO, EM ROCHA, ATE 3 m DE PROFUNDIDADE Servente h 10,8000 2,91 31,42 Encarregado de turma h 0,9600 11,96 11,48 Cavouqueiro h 10,8000 4,79 51,73 GELATINA kg 0,6000 4,71 2,82 ESPOLETA ELETRICA un 4,0000 4,29 17,16 ESTOPIM m 4,5000 0,60 2,70 ---------------- Produção da Equipe: 1,000 Custo Horário: 117,33 Total por m3 : 117,33

TD-07-8 ESCAVACAO DE VALA A FOGO, EM ROCHA, ATE 4,5m DE PROFUNDIDADE Servente h 16,8000 2,91 48,88 Encarregado de turma h 1,2000 11,96 14,35 Cavouqueiro h 14,4000 4,79 68,97 GELATINA kg 0,8000 4,71 3,76 ESPOLETA ELETRICA un 6,0000 4,29 25,74 ESTOPIM m 7,0000 0,60 4,20 ---------------- Produção da Equipe: 1,000 Custo Horário: 165,93 Total por m3 : 165,93

REATERRO

TE-01-1 REATERRO MANUAL DE VALA Servente h 2,6250 2,91 7,63 ---------------- Produção da Equipe: 1,000 Custo Horário: 7,64 Total por m3 : 7,64

DRENO

TF-01-7 DRENO PROFUNDO EM SOLO, INCLUSIVE ABERTURA DE VALAS Servente h 8,0850 2,91 23,52 Encarregado de turma h 0,3460 11,96 4,13 Pedreiro de Massa h 1,0500 4,37 4,58 BRITA m3 0,2100 22,56 4,73 TUBO DE CONCRETO P/ DRENO 30 cm m 1,0500 7,00 7,35 AREIA m3 0,4200 5,46 2,29 ---------------- Produção da Equipe: 1,000 Custo Horário: 46,64 Total por m3 : 46,64

ENROCAMENTO

TG-01-2 ENROCAMENTO Servente h 2,1000 2,91 6,11 Encarregado de turma h 0,1050 11,96 1,25 BRITA m3 0,9450 22,56 21,31 ---------------- Produção da Equipe: 1,000 Custo Horário: 28,69 Total por m3 : 28,69

SARJETAS

TH-01-8 SARJETA DE CONCRETO CONSUMO DE 0,04 m3/m Servente h 1,0500 2,91 3,05 Encarregado de turma h 0,2100 11,96 2,51 Pedreiro de Massa h 0,3150 4,37 1,37 ESCAVACAO MANUAL 1a. CATEGORIA m3 0,0735 10,43 0,76 FORMAS m2 0,1000 21,28 2,12 CONCRETO 1:3:5 m3 0,0400 125,40 5,01 REVESTIMENTO m3 0,0100 187,98 1,87 ---------------- Produção da Equipe: 1,000 Custo Horário: 16,75 Total por m : 16,75







SAIDA E DESCIDA PARA AGUA

TI-01-3 SAIDA D'AGUA DE CONCRETO-CONSUMO 0,25 m3/u Servente h 3,1500 2,91 9,16 Encarregado de turma h 0,2100 11,96 2,51 Pedreiro de Massa h 1,0500 4,37 4,58 ESCAVACAO MANUAL 1a. CATEGORIA m3 0,2835 10,43 2,95 FORMAS m2 0,5000 21,28 10,64 CONCRETO 1:3:5 m3 0,2700 125,40 33,85 REVESTIMENTO m3 0,0500 187,98 9,39 ---------------- Produção da Equipe: 1,000 Custo Horário: 73,13 Total por u : 73,13

TI-04-4 SAIDA D'AGUA DE CONCRETO-CONSUMO 0,15 m3/u Servente h 2,1000 2,91 6,11 Encarregado de turma h 1,0500 11,96 12,55 Pedreiro de Massa h 0,5250 4,37 2,29 ESCAVACAO MANUAL 1a. CATEGORIA m3 0,1785 10,43 1,86 FORMAS m2 0,3000 21,28 6,38 CONCRETO 1:3:5 m3 0,1700 125,40 21,31 REVESTIMENTO m3 0,0300 187,98 5,63 ---------------- Produção da Equipe: 1,000 Custo Horário: 56,16 Total por u : 56,16




TI-07-5 DESCIDA D'AGUA EM CONCRETO - CONSUMO 0,2 m3/m Servente h 5,2500 2,91 15,27 Encarregado de turma h 0,5250 11,96 6,27 Pedreiro de Massa h 1,0500 4,37 4,58 ESCAVACAO MANUAL 1a. CATEGORIA m3 0,0525 10,43 0,54 FORMAS m2 0,3000 21,28 6,38 CONCRETO 1:3:5 m3 0,2200 125,40 27,58 REVESTIMENTO m3 0,0400 187,98 7,51 ---------------- Produção da Equipe: 1,000 Custo Horário: 68,19 Total por m : 68,19

TI-10-4 DESCIDA D'AGUA EM DEGRAU - CONSUMO 0,6 m3/m Servente h 8,4000 2,91 24,44 Encarregado de turma h 0,5250 11,96 6,27 Pedreiro de Massa h 2,1000 4,37 9,17 ESCAVACAO MANUAL 1a. CATEGORIA m3 0,1470 10,43 1,53 FORMAS m2 0,5000 21,28 10,64 CONCRETO 1:3:5 m3 0,6600 125,40 82,76 REVESTIMENTO m3 0,1300 187,98 24,43 ---------------- Produção da Equipe: 1,000 Custo Horário: 159,27 Total por m : 159,27

TI-13-5 DIFUSOR Servente h 2,1000 2,91 6,11 Encarregado de turma h 0,5250 11,96 6,27 Pedreiro de Massa h 1,0500 4,37 4,58 FORMAS m2 0,1000 21,28 2,12 CONCRETO 1:3:5 m3 0,0400 125,40 5,01 TUBO DE CONCRETO 0,60 m 0,1900 36,02 6,84 ---------------- Produção da Equipe: 1,000 Custo Horário: 30,97 Total por u : 30,97

BUEIROS

TJ-01-4 BUEIRO SIMPLES TUBULAR DE CONCRETO - DIAMETRO 0,80 CORPO Servente h 8,4000 2,91 24,44 Encarregado de turma h 0,7875 11,96 9,41 Pedreiro de Massa h 1,5750 4,37 6,88 FORMAS m2 0,6000 21,28 12,76 TUBO DE CONCRETO 0,80 m 1,1000 59,20 65,12 CONCRETO 1:3:5 m3 0,2800 125,40 35,11 PEDRA DE MAO m3 0,1200 48,83 5,85 ---------------- Produção da Equipe: 1,000 Custo Horário: 159,60 Total por m : 159,60






TJ-10-5 BUEIRO SIMPLES TUBULAR DE CONCRETO - DIAMETRO 0,60 BOCA Servente h 6,3000 2,91 18,33 Encarregado de turma h 1,0500 11,96 12,55 Pedreiro de Massa h 2,1000 4,37 9,17 FORMAS m2 3,0000 21,28 63,84 REVESTIMENTO m3 0,2900 187,98 54,51 CONCRETO 1:3:5 m3 1,0010 125,40 125,52 PEDRA DE MAO m3 0,4290 48,83 20,94 ---------------- Produção da Equipe: 1,000 Custo Horário: 304,90 Total por u : 304,90






OBRAS COMPLEMENTARES PLANTIO DE GRAMA

UA-01-6 PLANTIO DE GRAMAS EM LEIVAS CAMINHAO TANQUE 10000L 1 1,00 0,00 63,93 17,74 63,93 Servente h 30,0000 2,91 87,30 Encarregado de turma h 1,0000 11,96 11,96 GRAMINEA EM LEIVAS m2 140,0000 3,20 448,00 ---------------- Produção da Equipe: 150,000 Custo Horário: 611,19 Total por m2 : 4,07 DEMOLICAO

UB-01-1 DEMOLICAO DE CONCRETO ARMADO COM USO DE EXPLOSIVOS COMPRESSORES 1 0,83 0,17 75,90 23,25 66,94 PERFURATRIZ 4 0,83 0,17 3,45 3,29 13,69 CAMINHONETE DE APOIO 1 0,50 0,50 47,89 11,63 29,76 Engenheiro h 1,0000 33,30 33,30 Encarregado de turma h 1,0000 11,96 11,96 Servente h 2,0000 2,91 5,82 Apontador h 1,0000 4,83 4,83 BROCAS cj 0,1300 1.843,81 239,69 GELATINA kg 0,3000 4,71 1,41 ESPOLETA SIMPLES un 0,1000 0,37 0,03 CORDEL DETONANTE m 6,0000 0,55 3,30 RETARDO 20 MS un 1,0000 6,29 6,29 ---------------- Produção da Equipe: 1,000 Custo Horário: 417,05 Total por m3 : 417,05




OBRAS DE ARTE – PONTES E VIADUTOS PREPARACAO

VA-01-2 ENGRADAMENTO DE APOIO SERRA CIRCULAR 1 0,50 0,50 4,04 3,62 3,83 Servente h 3,0000 2,91 8,73 Encarregado de turma h 0,3000 11,96 3,58 Carpinteiro de Formas h 1,5000 4,49 6,73 TABUA DE PINHO DE 3A m2 1,0000 9,10 9,10 PREGO 18x30 kg 0,2000 2,48 0,49 EUCALIPTO - DIAM. 0,15 m m 6,0000 5,63 33,78 ---------------- Produção da Equipe: 1,000 Custo Horário: 66,27 Total por m : 66,27

VA-04-3 CIMBRAMENTO SERRA CIRCULAR 1 0,50 0,50 4,04 3,62 3,83 Servente h 1,0000 2,91 2,91 Encarregado de turma h 0,2000 11,96 2,39 Carpinteiro de Formas h 0,5000 4,49 2,24 TABUA DE PINHO DE 3A m2 0,3000 9,10 2,73 PREGO 18x30 kg 0,0500 2,48 0,12 EUCALIPTO - DIAM. 0,15 m m 1,1000 5,63 6,19 ---------------- Produção da Equipe: 1,000 Custo Horário: 20,42 Total por m3 : 20,42 ENSECADEIRA

VB-01-8 ENSECADEIRA SIMPLES Servente h 50,4000 2,91 146,66 Encarregado de turma h 1,0500 11,96 12,55 Carpinteiro de Formas h 10,5000 4,49 47,14 PRANCHAO DE MADEIRA DE LEI 7,5 cm m3 0,3300 570,50 188,26 ---------------- Produção da Equipe: 6,000 Custo Horário: 394,64 Total por m2 : 65,77

VB-04-9 ENSECADEIRA DUPLA Servente h 50,4000 2,91 146,66 Encarregado de turma h 1,0500 11,96 12,55 Carpinteiro de Formas h 10,5000 4,49 47,14 PRANCHAO DE MADEIRA DE LEI 7,5 cm m3 0,6600 570,50 376,53 ---------------- Produção da Equipe: 4,000 Custo Horário: 582,90 Total por m2 : 145,73 CRAV. DE TUBULOES A AR COMPRIMIDO

VC-01-3 CRAVACAO DE TUBULAO A AR COMPRIMIDO INCLUSIVE ALARGAMENTO DA BASE - DIAMETRO DE 0,80 m COMPRESSORES 1 1,00 0,00 75,90 23,25 75,90 GRUPOS GERADORES 1 1,00 0,00 104,26 11,48 104,26 BETONEIRA 320 L 1 1,00 0,00 6,71 4,27 6,71 FORMAS P/ PRE-MOLDADOS 1 1,00 0,00 7,81 4,59 7,81 CAMPANULA 1 1,00 0,00 11,89 9,34 11,89 PERFURATRIZ 1 0,10 0,90 3,45 3,29 3,30 VIBRADOR 65 mm 1 0,30 0,70 5,56 3,56 4,16 TALHA 20 T 1 1,00 0,00 6,06 5,17 6,06 IMPLEMENTOS 1 1,00 0,00 17,42 10,30 17,42 Servente h 6,6000 2,91 19,20 Encarregado de turma h 1,1000 11,96 13,15 Carpinteiro de Esquadrias h 3,3000 4,86 16,03 GELATINA kg 0,0600 4,71 0,28 ENGRADAMENTO DE APOIO m 0,1680 66,27 11,13 CONCRETO 1:2:4 m3 0,1200 143,69 17,24 FERRAGEM CA-60 kg 14,4000 2,65 38,16 ---------------- Produção da Equipe: 0,280 Custo Horário: 352,74 Total por m : 1.259,79




VC-04-4 CRAVACAO DE TUBULAO A AR COMPRIMIDO INCLUSIVE ALARGAMENTO DA BASE - DIAMETRO DE 1,00 m COMPRESSORES 1 1,00 0,00 75,90 23,25 75,90 GRUPOS GERADORES 1 1,00 0,00 104,26 11,48 104,26 BETONEIRA 320 L 1 1,00 0,00 6,71 4,27 6,71 FORMAS P/ PRE-MOLDADOS 1 1,00 0,00 7,81 4,59 7,81 CAMPANULA 1 1,00 0,00 11,89 9,34 11,89 PERFURATRIZ 1 0,10 0,90 3,45 3,29 3,30 VIBRADOR 65 mm 1 0,30 0,70 5,56 3,56 4,16 TALHA 20 T 1 1,00 0,00 6,06 5,17 6,06 IMPLEMENTOS 1 1,00 0,00 17,42 10,30 17,42 Servente h 11,0000 2,91 32,01 Encarregado de turma h 1,6500 11,96 19,73 Carpinteiro de Esquadrias h 4,4000 4,86 21,38 GELATINA kg 0,0700 4,71 0,32 ENGRADAMENTO DE APOIO m 0,1890 66,27 12,52 CONCRETO 1:2:4 m3 0,1400 143,69 20,11 FERRAGEM CA-60 kg 15,4000 2,65 40,81 ---------------- Produção da Equipe: 0,250 Custo Horário: 384,43 Total por m : 1.537,72 VC-07-5 CRAVACAO DE TUBULAO A AR COMPRIMIDO INCLUSIVE ALARGAMENTO DA BASE - DIAMETRO DE 1,20 m COMPRESSORES 1 1,00 0,00 75,90 23,25 75,90 GRUPOS GERADORES 1 1,00 0,00 104,26 11,48 104,26 BETONEIRA 320 L 1 1,00 0,00 6,71 4,27 6,71 FORMAS P/ PRE-MOLDADOS 1 1,00 0,00 7,81 4,59 7,81 CAMPANULA 1 1,00 0,00 11,89 9,34 11,89 PERFURATRIZ 1 0,10 0,90 3,45 3,29 3,30 VIBRADOR 65 mm 1 0,30 0,70 5,56 3,56 4,16 TALHA 20 T 1 1,00 0,00 6,06 5,17 6,06 IMPLEMENTOS 1 1,00 0,00 17,42 10,30 17,42 Servente h 13,2000 2,91 38,41 Encarregado de turma h 2,2000 11,96 26,31 Carpinteiro de Esquadrias h 5,5000 4,86 26,73 GELATINA kg 0,0800 4,71 0,37 ENGRADAMENTO DE APOIO m 0,1890 66,27 12,52 CONCRETO 1:2:4 m3 0,1500 143,69 21,55 FERRAGEM CA-60 kg 15,9000 2,65 42,13 ---------------- Produção da Equipe: 0,210 Custo Horário: 405,57 Total por m : 1.931,29 VC-10-4 CRAVACAO DE TUBULAO A AR COMPRIMIDO INCLUSIVE ALARGAMENTO DA BASE - DIAMETRO DE 1,40 m COMPRESSORES 1 1,00 0,00 75,90 23,25 75,90 GRUPOS GERADORES 1 1,00 0,00 104,26 11,48 104,26 BETONEIRA 320 L 1 1,00 0,00 6,71 4,27 6,71 FORMAS P/ PRE-MOLDADOS 1 1,00 0,00 7,81 4,59 7,81 CAMPANULA 1 1,00 0,00 11,89 9,34 11,89 PERFURATRIZ 1 0,10 0,90 3,45 3,29 3,30 VIBRADOR 65 mm 1 0,30 0,70 5,56 3,56 4,16 TALHA 20 T 1 1,00 0,00 6,06 5,17 6,06 IMPLEMENTOS 1 1,00 0,00 17,42 10,30 17,42 Servente h 16,5000 2,91 48,01 Encarregado de turma h 2,7500 11,96 32,89 Carpinteiro de Esquadrias h 6,6000 4,86 32,07 GELATINA kg 0,0800 4,71 0,37 ENGRADAMENTO DE APOIO m 0,1890 66,27 12,52 CONCRETO 1:2:4 m3 0,1400 143,69 20,11 FERRAGEM CA-60 kg 15,2500 2,65 40,41 ---------------- Produção da Equipe: 0,180 Custo Horário: 423,95 Total por m : 2.355,28




VC-13-5 CRAVACAO DE TUBULAO A AR COMPRIMIDO INCLUSIVE ALARGAMENTO DA BASE - DIAMETRO DE 1,60 m COMPRESSORES 1 1,00 0,00 75,90 23,25 75,90 GRUPOS GERADORES 1 1,00 0,00 104,26 11,48 104,26 BETONEIRA 320 L 1 1,00 0,00 6,71 4,27 6,71 FORMAS P/ PRE-MOLDADOS 1 1,00 0,00 7,81 4,59 7,81 CAMPANULA 1 1,00 0,00 11,89 9,34 11,89 PERFURATRIZ 1 0,10 0,90 3,45 3,29 3,30 VIBRADOR 65 mm 1 0,30 0,70 5,56 3,56 4,16 TALHA 20 T 1 1,00 0,00 6,06 5,17 6,06 IMPLEMENTOS 1 1,00 0,00 17,42 10,30 17,42 Servente h 19,8000 2,91 57,61 Encarregado de turma h 3,3000 11,96 39,46 Carpinteiro de Esquadrias h 7,7000 4,86 37,42 GELATINA kg 0,0700 4,71 0,32 ENGRADAMENTO DE APOIO m 0,1680 66,27 11,13 CONCRETO 1:2:4 m3 0,1300 143,69 18,67 FERRAGEM CA-60 kg 13,8000 2,65 36,57 ---------------- Produção da Equipe: 0,140 Custo Horário: 438,74 Total por m : 3.133,86 VC-16-6 CRAVACAO DE TUBULAO A AR COMPRIMIDO INCLUSIVE ALARGAMENTO DA BASE - DIAMETRO DE 1,80 m COMPRESSORES 1 1,00 0,00 75,90 23,25 75,90 GRUPOS GERADORES 1 1,00 0,00 104,26 11,48 104,26 BETONEIRA 320 L 1 1,00 0,00 6,71 4,27 6,71 FORMAS P/ PRE-MOLDADOS 1 1,00 0,00 7,81 4,59 7,81 CAMPANULA 1 1,00 0,00 11,89 9,34 11,89 PERFURATRIZ 1 0,10 0,90 3,45 3,29 3,30 VIBRADOR 65 mm 1 0,30 0,70 5,56 3,56 4,16 TALHA 20 T 1 1,00 0,00 6,06 5,17 6,06 IMPLEMENTOS 1 1,00 0,00 17,42 10,30 17,42 Servente h 23,1000 2,91 67,22 Encarregado de turma h 3,8500 11,96 46,04 Carpinteiro de Esquadrias h 8,8000 4,86 42,76 GELATINA kg 0,0600 4,71 0,28 ENGRADAMENTO DE APOIO m 0,1470 66,27 9,74 CONCRETO 1:2:4 m3 0,1100 143,69 15,80 FERRAGEM CA-60 kg 0,3500 2,65 0,92 ---------------- Produção da Equipe: 0,110 Custo Horário: 420,32 Total por m : 3.821,09 VC-19-7 CRAVACAO DE TUBULAO A AR COMPRIMIDO INCLUSIVE ALARGAMENTO DA BASE - DIAMETRO DE 2,00 m COMPRESSORES 1 1,00 0,00 75,90 23,25 75,90 GRUPOS GERADORES 1 1,00 0,00 104,26 11,48 104,26 BETONEIRA 320 L 1 1,00 0,00 6,71 4,27 6,71 FORMAS P/ PRE-MOLDADOS 1 1,00 0,00 7,81 4,59 7,81 CAMPANULA 1 1,00 0,00 11,89 9,34 11,89 PERFURATRIZ 1 0,10 0,90 3,45 3,29 3,30 VIBRADOR 65 mm 1 0,30 0,70 5,56 3,56 4,16 TALHA 20 T 1 1,00 0,00 6,06 5,17 6,06 IMPLEMENTOS 1 1,00 0,00 17,42 10,30 17,42 Servente h 25,3000 2,91 73,62 Encarregado de turma h 4,4000 11,96 52,62 Carpinteiro de Esquadrias h 9,9000 4,86 48,11 GELATINA kg 0,0500 4,71 0,23 ENGRADAMENTO DE APOIO m 0,1050 66,27 6,95 CONCRETO 1:2:4 m3 0,0800 143,69 11,49 FERRAGEM CA-60 kg 7,7000 2,65 20,40 ---------------- Produção da Equipe: 0,070 Custo Horário: 450,98 Total por m : 6.442,57




Quadro de Encargos Sociais Nota da Direção técnica: O quadro a seguir foi elaborado levando-se em consideração as seguintes premissas básicas: 1 - Jornada de trabalho de 44 horas semanais (5x8+1x4); 2 - Rotatividade de pessoal da ordem de 8,0 por cento ao mês; 3 - Feriados no ano em número de 11,5 (o meio é a quarta-feira de cinzas) dos quais

2,5 não caem, por definição, no fim de semana; 4 - Depósito por despedida injusta, de 40 por cento sobre o daldo do FGTS, formado

mês a mês; 5 - Férias gozadas; 6 - Aviso prévio indenizado; 7 - Não foram consideradas horas extras nem adicional noturno, bem como vale

transporte, cesta básica e assemelhados. Lembramos aos nossos leitores que estes valores são médios, para uso da Revista e servindo como balizamento para empresas. Dado o elevado número de considerações que têm que ser feitas para se apurar um valor exato, cada empresa deverá efetuar seus próprios cálculos para um valor que espelhe com rigor sua situação. Colocamo-nos à disposição dos leitores para maiores esclarecimentos e consultas, desde que formuladas estas por escrito. ENCARGOS I - Básicos

01) INSS .................................... 20,00 por cento 02) SESI .................................... 01,50 por cento 03) SENAI ................................... 01,30 por cento 04) SEBRAI .................................. 00,60 por cento 05) INCRA ................................... 00,20 por cento 06) Salário educação ........................ 02,50 por cento 07) Seguro acidente de trabalho ............. 03,00 por cento 08) FGTS .................................... 08,50 por cento 09) SECONCI ................................. 01,00 por cento Sub-total ................................... 38,30 por cento

II - Sociais (com incidência dos encargos básicos, já incluído)

09) Repouso remunerado ...................... 43,68 por cento 10) Férias .................................. 15,45 por cento 11) Auxílio enfermidade ..................... 01,97 por cento 12) Acidente de trabalho .................... 01,68 por cento 13) Descanso paternidade .................... 00,11 por cento 14) 13º salário ............................. 16,79 por cento Sub-total ................................... 79,67 por cento

III - Sociais (sem incidência de encargos básicos)

15) Indenização (rescisão sem justa causa) .. 03,01 por cento 16) Aviso prévio (indenização) .............. 11,08 por cento Sub-total ................................... 14,09 por cento

IV - Total geral .................................. 132,06 por cento

INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME Bibliografia


BIBLIOGRAFIA

INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME Bibliografia


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1. ANTAS, Paulo Mendes, “Notas de Aula”, IME, 1977.

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14. QUADROS, S. G. R., Contribuição ao Processo de Licenciamento de Instalação de Pólos Geradores de Tráfego, Tese de Mestrado, Instituto Militar de Engenharia – IME, Rio de Janeiro, Brasil, 2002.

15. SILVEIRA, A.L.L. (1999). Impactos hidrológicos da urbanização em Porto Alegre. 4º Seminário de Hidrologia Urbana e Drenagem. Belo Horizonte ABRH.

16. TUCCI, C.E.M., PORTO, R.L., BARROS, M.T. (org.). Drenagem urbana. Porto Alegre: Associação Brasileira de Recursos Hídricos, 1995.

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