Dimensionamento de Obra de Arte Corrente

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  • 8/17/2019 Dimensionamento de Obra de Arte Corrente

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    FACULDADE DE ENGENHARIA DE MINAS GERAIS

    INSTITUTO EDUCACIONAL CÂNDIDA DE SOUSA

    PÓS-GRADUAÇÂO EM ENGENHARIA DE ESTRADAS

    VARIANTE DOS MACACOS

    Dimensionamento e o!"a e a"te #o""ente 

    Anteno" $"ito Vi%e%a

    $e%o Ho"i&onte

    '()'

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    Anteno" $"ito Vi%e%a

    VARIANTE DOS MACACOS

    Dimensionamento e o!"a e a"te #o""ente 

    $e%o Ho"i&onte

     

    '()'

    Relatório Técnico-Científico apresentado aoPrograma de Pós Graduação emEngenharia de Estradas – com nfase em!renagem Plu"ial# como re$uisito parcial %o&tenção do titilo de Especialista emEngenharia de Estradas'

    (rientador) Professor Esp' *arcos *ar$ue*' Rocha

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    DEDICATÓRIA

     + minha esposa# ,ltamira e meus $ueridos filhos# ,na Carolina e *atheus# pela

    compreensão $ue ti"eram nos momentos em $ue deles me ausentei'

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    AGRADECIMENTO

     ,gradeço profundamente ao professor marcos *ar$ues *oreira Rocha $ue me

    apoiou# audou e incenti"ou a participar do curso de pós-graduação# ele $ue tão &em

    nos transmite seus conhecimentos e ensinamentos com pra.er# amor e carinho'

     , "oc# !r' *arcos# o meu muito o&rigado e pelo $ual serei eternamente grato'

     + professora Carolina# por seu esforço e &oa "ontade de reali.ar a arte de ensinar'

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    “Tudo o que um sonho precisa para ser realizado

     é alguém que acredite que ele possa ser realizado” 

    /01234,01252# 67789

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    LISTA DE ILUSTRAÇ*ES

    FIGURA )+ Representação Gr:fica do tempo de Concentração '''''''''''''''''''''''''''''' ;<

    ,UADRO )+ Resumo de caracterísdticas clim:ticas e Estaç=es de Caratinga ''''''''' 8>

    GRFICO )+ *édia dos dias de chu"a – Estação 0anto ,nt?nio do *ahuaçu ''''''''' ./ 

    GRFICO '+ @ndice Plu"iométricos *ensal – Estação Caratinga '''''''''''''''''''''''''''''' .0 

    FIGURA '+ *apa de locali.ação do trecho das Estaç=es Plu"iométricas ''''''''''''''''' .1 

    GRFICO .+ @ndice Plu"iométricos *ensal – Estação Caratinga '''''''''''''''''''''''''''''' .2 

    GRFICO 3+ *édia dos dias de chu"a – Estação de Caratinga '''''''''''''''''''''''''''''''' 3( 

    ,UADRO '+ Período de Recorrncia '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' 3) 

    ,UADRO .+ Precipitaç=es *:Aimas – !om Ca"ati ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' 3) 

    ,UADRO 3+ 2ntensidade das Precipataç=es – !om Ca"ati ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' 3' 

    GRFICO /+ Precipitaç=es – !om Ca"ati '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' 3' 

    GRFICO 0+ 2ntensidade das Precipataç=es – !om Ca"ati '''''''''''''''''''''''''''''''''''''' 3' 

    TA$ELA )+ Coeficiente de !eflu"io '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''33 

    ,UADRO /+ Traçado do Proeto de &ueiro – ,lternati"a 6 ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' 31

    ,UADRO 0+ Proeto do Traçado de &ueiro – ,lternati"a ; '''''''''''''''''''''''''''''''''''''' 32 

    ,UADRO 4+ Proeto do Traçado de &ueiro – ,lternati"a 8 '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''32

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    LISTA DE A$EVIAÇ*ES

    DER5MG 6 !epartamento de Estradas de Rodagem de *inas Gerais

    DNIT 6 !epartamento 3acional de 2nfra-Estrutura de Transportes

    IPT 6 2nstituto de Pes$uisas Tecnológicas

    7m - $uilometro

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    B2E,# ,ntenor Drito) !imensionamento da o&ra de arte corrente# ;66' >Ff' Relatório TécnicoCientífico /Pós Graduação em Engenharia de Estradas com nfase em !renagem9# Haculdade deEngenharia de *inas Gerais# Delo 1ori.onte# março# ;6;'

    RESUMO

     , rodo"ia *G-6I6 fa. parte da malha rodo"i:ria não-pa"imentada do Estado de*inas Gerais $ue est: so& urisdição da 88J Coordenadoria Regional !ERK*G emPirapora' Esta rodo"ia é rele"ante para o desen"ol"imento sócio-econ?mico daregião de Duriti.eiro $ue é o >L maior município em eAtensão do Estado comM';

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    SUMRIO;';'6 Coleta e ,n:lise de !ados ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' 6>

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    ): INTRODUÇ;O

    Este estudo é fundamentado em um proeto de engenharia a ser implantado na

    rodo"ia DR

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    Como transpor as :guas da chu"a de um lado para o outro do corpo estradal e

    condu.i-las até um local seguro tendo a certe.a de $ue a o&ra a ser implantada não

    ira danificar o corpo estradalS

    1.2 O!?eti8o Ge"a%

     ,nalisar como captar e condu.ir as :guas oriundas de precipitaç=es plu"iométricas

    para transpor o leito estradal com segurança garantindo a esta&ili.ação da rodo"ia e

    a segurança dos usu:rios $ue por ali trafegam'

    ):. O!?eti8os es

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    corpo estradal garantindo assim a sua esta&ilidade e segurança dos usu:rios $ue ali

    trafegam'

    1.5 Ca"a#te"i&ao a "ea e est>o

     , pes$uisa foi reali.ada com &ase na (&ra de implantação da rodo"ia de ligação

    Trecho) Entroncamento DR 66I /Caratinga9 – Entroncamento DR ;>7 /,imorés9'

    0u&trecho /Bariante dos *acacos9 Reser"a ,m&iental Permanente do Patrim?nio

    3atural de Heliciano *iguel ,&dala'

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    ': REFERENCIAL TEÓRICO

    Para a construção do o&eto deste tra&alho e para a formulação das conecturas $ue

    orientarão o desen"ol"imento deste estudo# foram considerados os seguintes

    referenciais teóricos desen"ol"idos nos próAimos par:grafos'

    ':) Hi"o%oia

    1idrologia /do grego Yδωρ, hydor, "água"; e λόγος, logos, "estudo"  ) consiste na

    cincia $ue estuda a ocorrncia# distri&uição e mo"imentação da :gua no planeta

    Terra'

    V'''W hidrologia é a cincia $ue trata das propriedades# distri&uição ecirculação da :gua especificamente# o estudo da :gua na superfície daTerra) no solo# rochas e na atmosfera# particularmente com respeito %e"aporação e precipitação' *errian Xe&ster /67I6# p';F9'

    ':' Ci#%o Hi"o%i#o

    Refere-se % troca contínua de :gua na hidrosfera# entre a atmosfera# a :gua do solo#

    :guas superficiais# su&terrQneas e das plantas /*,RT230# 67MI9'

    0egundo 3elson ' de 0ou.a Pinto e outros# podemos considerar $ue toda a :gua

    utili.:"el pelo homem pro"enha da atmosfera# ainda $ue este conceito tenha apenas

    o mérito de definir um ponto inicial de um ciclo $ue# na realidade# é fechado'

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    Yuando as gotículas de :gua# formadas por condensação# atingem determinada

    dimensão# precipitam-se em forma de chu"a'

    Parte da precipitação não atinge o solo# sea de"ido % e"aporação durante a própria

    $ueda# sea por$ue fica retida pela "egetação' , essa ltima perda /"olume $ue

    atinge o solo atra"és das plantas9 d:-se a denominação de intercepção'

    !o "olume $ue atinge a superfície do solo# parte nele se infiltra# parte se escoa

    so&re a superfície e parte se e"apora# $uer diretamente# $uer atra"és das plantas#

    fen?meno conhecido como transpiração'

    Yuando a intensidade da precipitação eAcede a capacidade de infiltração do solo# a

    :gua se escoa superficialmente' 2nicialmente são preenchidas as depress=es do

    terreno e em seguida iniciam-se o escoamento propriamente dito# procurando# os

    canais naturais# $ue "ão se concentrando nos "ales principais# formando os cursos

    dos rios# para finalmente dirigirem-se aos grandes "olumes de :gua constituídos

    pelos mares# lagos e oceanos' 3esse processo pode ocorrer infiltração ou

    e"aporação# conforme as características do terreno e da umidade am&iente da .ona

    atra"essada' , :gua retida nas depress=es ou a :gua como umidade superficial dosolo pode ainda e"aporar-se ou infiltrar-se alterando o "olume de :gua a ser

    escoada superficialmente'

     ,s traetórias percorridas pela :gua são determinadas pelas linhas de maior decli"e

    do terreno e são influenciadas pelos o&st:culos eAistentes' + medida $ue as :guas

    "ão atingindo os pontos mais &aiAos do terreno# passam a escoar em canalículos

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    $ue formam a micro rede de drenagem' 0o& ação da erosão# "ai-se aumentando a

    dimensão desses canalículos e o escoamento se processa# cada "e. mais# por

    caminhos preferenciais# formando os cursos dZ:gua'

    V'''W das fases &:sicas do ciclo hidrológico# tal"e. a mais importante para oengenheiro sea a do escoamento superficial V'''W# pois a maioria dos estudoshidrológicos esta ligada ao apro"eitamento de :gua superficial e a proteçãocontra os fen?menos pro"ocados pelo seu deslocamento' /B2E,*,TT(0# 67M># p'6;9'

    0egundo *artins /67M>9 o escoamento superficial é o segmento do ciclo hidrológico

    $ue estuda o deslocamento das :guas na superfície da Terra'

    ':':) Co%eta e An%ise e Daos

    ( desen"ol"imento de estudos hidrológicos para $ual$uer finalidade# eAige a

    pes$uisa e coleta de dados &:sicos# en"ol"endo# principalmente# estudos eAistentes#

    informaç=es cartogr:ficas# informaç=es plu"iométricas e o&ser"aç=es de campo' ,s

    informaç=es cartogr:ficas são importantes na caracteri.ação morfométrica das

    &acias hidrogr:ficas em estudo'

    (s elementos &:sicos o&tidos# utili.ados no desen"ol"imento dos estudos são

    listados a seguir)

    Totais plu"iométricos mensais e di:rios para as Estaç=es de Biçosa – Código

    ;'

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    6I

    Caracteri.ação clim:tica# solos e "egetação da :rea de interesse# de acordo com a

    o&ra [Geografia do Drasil – Região 0udeste\# da Hundação 2DGE

    e"antamentos na o&ra [Chu"as 2ntensas no Drasil\# de (tto Pfafstetter# dos postos

    dotados de plu"iogr:ficos mais próAimos % região onde se locali.a o trecho em

    estudo

    Elementos da o&ra [E$uaç=es de Chu"as 2ntensas no Estado de *inas Gerais\#

    editada pela Companhia de 0aneamento de *inas Gerais – C(P,0, e

    Uni"ersidade Hederal de Biçosa

    Bisita de campo'

     , an:lise dos dados plu"iométricos ou plu"iogr:ficos o&tidos permitem a definição

    do modelo de chu"as representati"o da região do proeto' ,s o&ser"aç=es de campo

    possi&ilitam a estimati"a de parQmetros relati"os ao solo# tipo de co&ertura "egetal#

    determinação de percentagens de :reas perme:"eis e imperme:"eis# além de

    permitir a "erificação ]in loco] das condiç=es de conser"ação e funcionamento

    hidr:ulico das o&ras-de-arte eAistentes'

    0egundo 3elson ' de 0ou.a Pinto /67MI9 alguns fatores influenciam o aporte de

    :gua para uma determinada seção em estudo# como apresentado a seguir)

     ^rea da &acia hidrogr:fica

    Conformação topogr:fica da &acia) decli"idades# depress=es acumuladoras e

    retentoras de :gua

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    6M

    Condiç=es da superfície do solo e constituição geológica do su&solo

    /eAistncia de "egetação e $ual o tipo# capacidade de infiltração do solo#

    nature.a e disposição das camadas geológicas9

    EAistncia de o&ras de controle e utili.ação da :gua a montante da seção

    para irrigação# canali.ação ou retificação de cursos dZ:gua# construção de

    &arragens# etc'

    ':.:) Est>o os ato"es inte"8enientes

    ':.:):) $a#ia 9i"o"i#a

    Para o autor Paulo 0ampaio XilNen /67MF9 a &acia contri&uinte de um curso de :gua

    é a :rea $ue rece&e a precipitação e ir: alimentar uma parte ou todo o curso dZ:gua'

    0egundo o autor# _osé ,ugusto *artins /67MI9 &acia hidrogr:fica# de uma seção de

    um curso dZ:gua é a :rea geogr:fica $ue coleta a :gua da chu"a $ue escoa pela

    superfície do solo e atinge a seção considerada'

    0egundo 0`ami *arcondes Billela e ,rthur *attos /67MI9 a &acia hidrogr:fica é

    contornada por um di"isor# assim designado por ser a linha de separação $ue di"ide

    as precipitaç=es $ue caem em &acias "i.inhas e $ue encaminha o escoamento

    superficial resultante para um ou para outro sistema flu"ial' Costuma-se considerar

    $ue a :rea da &acia de drenagem é a$uela determinada pelo di"isor topogr:fico

    ainda $ue haa dificuldade em se determinar precisamente o di"isor fre:tico# uma

    "e. $ue ele não é fiAo e pode mudar de posição com as flutuaç=es do lençol fre:tico'

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    6F

     ,s características físicas de uma &acia são elementos de grandeimportQncia em seu comportamento hidrológico' !e fato# eAiste uma estreitacorrespondncia entre o regime hidrológico e estes elementos# sendo#portanto de grande utilidade pr:tica o conhecimento destes elementos# poisao esta&elecerem-se as relaç=es e comparaç=es entre eles e dados

    hidrológicos conhecidos# podem-se determinar indiretamente os "aloreshidrológicos em seç=es ou locais de interesse nos $uais faltem dados ouem regi=es onde# por causa de fatores de ordem física ou econ?mica# nãosea possí"el a instalação de estaç=es hidrométricas' /B2E, e *,TT(0#67M># p' 6;9'

    Uma destas características físicas das &acias é a sua forma geométrica# $ue se

    torna importante em função do tempo de concentração /tempo# a partir do início da

    precipitação# para $ue toda a &acia contri&ua para a seção em estudo9# segundo

    0`ami *arcondes Billela e ,rthur *attos' !e acordo com o autor# eAistem alguns

    coeficientes $ue são utili.ados para se determinar a forma da &acia procurando

    relacion:-los com as forma geométricas conhecidas)

    Coeficiente de compacidade – é a relação entre o perímetro de uma &acia e

    uma circunferncia de mesma :rea' Yuanto mais irregular for % &acia tanto

    maior ser: o seu coeficiente' Yuanto mais próAimo de um# mais próAima da

    forma circular ser: a &acia hidrogr:fica' , tendncia para maiores enchentes

    é tanto maior $uanto mais próAimo da unidade for o "alor do coeficiente

    Hator de forma – é a relação entre a largura média e o comprimento aAial da

    &acia e tam&ém indica se esta é mais arredondada ou alongada'

    Dacias com mesmas :reas# porém com formatos diferentes# apresentam

    comportamentos ad"ersos' Podemos di.er $ue uma &acia mais alongada

    /fator de forma menor9 em relação a uma mais arredondada# é menos

    susceptí"el %s inundaç=es de"ido ao fato de ser dificilmente atingida na sua

    integridade por chu"as intensas# tendo em "ista# o escoamento não

    concentrar tão rapidamente $uanto na &acia arredondada'

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    ':.:):' Cono"mao To

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    ;

    0egundo Car"alho e Datista /;I9 coeficiente de escoamento superficial# ou

    coeficiente run-off# ou coeficiente de defl"io é definido como a ra.ão entre o "olume

    de :gua escoado superficialmente e o "olume de :gua precipitado' Este coeficiente

    pode ser relati"o a uma chu"a isolada ou relati"o a um inter"alo de tempo onde

    ":rias chu"as ocorreram'

    V'''W o escoamento superficial sofre influncia de di"ersos fatores $uefacilitam ou preudicam a sua ocorrncia' Estes fatores podem ser denature.a clim:tica# relacionados % precipitação ou de nature.a fisiogr:ficaligados %s características físicas da &acia /B2E, e *,TT(0# 67M># p6;9'

    !entre os fatores clim:ticos podem-se destacar# segundo o autor# a intensidade e a

    duração da precipitação# pois $uanto maior a intensidade# mais r:pido o solo atinge

    a sua capacidade de infiltração pro"ocando eAcesso de precipitação $ue escoar:

    superficialmente' , duração tam&ém é diretamente proporcional ao escoamento#

    pois para chu"as de intensidade constante# $uanto maior a duração maioroportunidade de escoamento'

     , precipitação antecedente tam&ém é um fator importante# pois uma precipitação

    $ue ocorre $uando o solo est: mido de"ido a uma chu"a anterior# ter: maior

    escoamento superficial'

    !e acordo com o autor# dentre os fatores fisiogr:ficos os mais importantes são a

    :rea# a forma# a permea&ilidade# a capacidade de infiltração e a topografia da &acia'

    Estes fatores : foram analisados anteriormente'

    (utros fatores importantes $ue influem no escoamento superficial as o&rashidr:ulicas construídas na &acia# tal como &arragem $ue# acumulando a:gua em um reser"atório# redu. as "a.=es m:Aimas do escoamentosuperficial e retarda a sua propagação' Em sentido contr:rio# pode-seretificar um rio aumentando a "elocidade do escoamento superficial/B2E, e *,TT(0# 67M># p 689

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    ;6

    Para 0`ami *arcondes Billela e ,rtur *attos /67M>9 h: grande.as $ue caracteri.am

    o escoamento superficial como a "a.ão da &acia# o coeficiente de escoamento

    superficial# o tempo de concentração# tempo de recorrncia e ní"el dZ:gua'

    ):) D"enaem P%>8ia%

    3aghettini /;9 define hidrologia como a cincia $ue trata das :guas da Terra# sua

    ocorrncia# circulação# distri&uição# suas propriedade físico - $uímicas e suas

    relaç=es com os seres "i"os'

    ( proeto de drenagem é desen"ol"ido com os dados o&tidos dos Estudos

    1idr:ulicos# compreendendo o dimensionamento# a "erificação hidr:ulica# a

    funcionalidade e o posicionamento das o&ras e dispositi"os /_,D(R# ;6# pg' M>9'

    0egundo (li"eira /67

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    ;;

    ( método comparati"o é "erificação de o&ras de artes eAistentes a montante e a

     usante da $ual ser: proetada# reali.ando uma pes$uisa com os moradores da

    região para "erificar a eficincia das o&ras eAistentes /(2BE2R,# 67

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    ;8

    3etto et al /;669 recomenda o método $uando aplicado em &acias menores $ue

    > ha e de"em-se dispor dos dados precipitação fornecidos atra"és das estaç=es

    plu"iométricas em função e o tempo de retorno da chu"a' Como mostra a figura 8'

    Fi: ) 6 Re

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    ;<

    Para Daptista e 3ascimento /;669 o "olume de escoamento superficial corresponde

    % precipitação efeti"a distri&uída na :rea de drenagem# a eApressão geral usual da

    "a.ão de pico segundo a metodologia 0C0 é a seguinte)

    (nde)

     ,) :rea da &acia hidrogr:fica# em Nm;

    1) precipitação efeti"a# em mm

    tp) tempo de pico# em h

    Para !amé et al /;89 0C0 considera# em sua estrutura# a precipitação e as

    características do solo $uanto % sua condição hidrológica# ou sea# o &in?mio

    infiltração - escoamento superficial'

    ( mesmo autor eAp=e $ue o parQmetro C3 /cur"a nmero9 é o $ue representa a

    capacidade de infiltração do solo da &acia hidrogr:fica# caracteri.ada pela umidade

    antecedente do solo# o tipo do solo e a ocupação do mesmo'

    ):' Tem

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    ;>

    se esta co&rir toda a &acia# representa o tempo em $ue toda a &acia contri&ui para o

    escoamento superficial na seção considerada /o ponto de concentração9'

    [b o inter"alo de tempo entre o inicio da precipitação e o instante em $ue toda &acia

    contri&ui para a "a.ão na seção estudada\' /UYUETTE# ;

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    ;I

    8' METODOLOGIA

    .:) Ti8I#

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    ;M

    .:3 Se%eo os s>?eitos

    Hoi selecionado um &ueiro locali.ado na estaca ;8>8I#

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    ;F

    3: RESULTADOS

    3:) Int"o>o

    (s estudos hidrológicos foram desen"ol"idos com o o&eti"o de pro"er os elementos

    &:sicos necess:rios % caracteri.ação clim:tica e plu"iométrica da região do proeto#

    esta&elecendo as correlaç=es precipitação-escoamento e possi&ilitando a

    determinação das descargas m:Aimas nas &acias hidrogr:ficas em estudo# "isando

    o ade$uado dimensionamento do sistema de drenagem proposto para a Rodo"ia)

    igação# TREC1() entrL DRK66I /Caratinga9 – entrL DRK;>7 /,imorés9# su&trecho)

    Bariante do Par$ue Hlorestal /2panema9'

    (s estudos desen"ol"idos englo&aram as seguintes etapas)

    Coleta e an:lise de dados

    Caracteri.ação clim:tica e plu"iométrica da :rea do proeto

    !eterminação das características da &acia hidrogr:fica

    !efinição do regime de chu"as da região

    !eterminação das "a.=es de proeto

     ,presentação do mapa de &acias'

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    ;7

    3:' Co%eta e An%ise e Daos

    ( desen"ol"imento de estudos hidrológicos para $ual$uer finalidade# eAige a

    pes$uisa e coleta de dados &:sicos# en"ol"endo# principalmente# estudos eAistentes#

    informaç=es cartogr:ficas# informaç=es plu"iométricas e o&ser"aç=es de campo' ,s

    informaç=es cartogr:ficas são importantes na caracteri.ação morfométrica das

    &acias hidrogr:ficas em estudo'

    (s elementos &:sicos o&tidos# utili.ados no desen"ol"imento dos estudos são

    listados a seguir)

    Totais plu"iométricos mensais e di:rios para as Estaç=es de Caratinga e

    0anto ,ntonio do *anhuaçu# fornecido pela ,3, /,gencia 3acional das

     ^guas9 atra"és do 1idro`e&

    Carta topogr:fica da região# editadas pela Hundação 2DGE das localidades de

    2panema 6J edição 67M7# folha /0E-;m

    Caracteri.ação clim:tica# solos e "egetação da :rea de interesse# de acordo

    com a o&ra [Geografia do Drasil – Região 0udeste\# da Hundação 2DGE

    e"antamentos na o&ra [Chu"as 2ntensas no Drasil\# de (tto Pfafstetter# dos

    postos dotados de plu"iogr:ficos mais próAimos % região onde se locali.a o

    trecho em estudo

  • 8/17/2019 Dimensionamento de Obra de Arte Corrente

    30/58

    8

    Elementos da o&ra [E$uaç=es de Chu"as 2ntensas no Estado de *inas

    Gerais\# editada pela Companhia de 0aneamento de *inas Gerais –

    C(P,0, e Uni"ersidade Hederal de Biçosa

    Bisita de campo'

     , an:lise dos dados plu"iométricos ou plu"iogr:ficos o&tidos permitem a definição

    do modelo de chu"as representati"o da região do proeto' ,s o&ser"aç=es de campo

    possi&ilitam a estimati"a de parQmetros relati"os ao solo# tipo de co&ertura "egetal#

    determinação de percentagens de :reas perme:"eis e imperme:"eis' , "ariante

    ser: implantada em terreno "irgem não eAistindo o&ras-de-arte correntes'

    3:. Ca"a#te"i&ao C%imti#a e P%>8iomJt"i#a a "ea o P"o?eto

    3:.:) C%ima

    Como se sa&e a precipitação# por eAemplo# é um fen?meno eAplicado pelo

    entendimento do clima# $ue depende este de fatores est:ticos /topografia# altitudes#

    longitudes# latitudes# presença de serras# "ales# etc'9 e de fatores dinQmicos como as

    correntes de circulação atmosférica /os anticiclones# as correntes pertur&adas# etc'9'

    Tendo-se em "ista $ue o estudo das precipitaç=es e a correta determinação dos

    modelos plu"iogr:ficos e das correlaç=es precipitação-escoamento aplic:"eis a uma

  • 8/17/2019 Dimensionamento de Obra de Arte Corrente

    31/58

    86

    determinada região são o principal o&eti"o dos estudos hidrológicos# torna-se

    necess:rio um entendimento mínimo da climatologia regional e sua manifestação na

    :rea do proeto# atra"és da pes$uisa em teAtos e pu&licaç=es eAistentes so&re o

    assunto'

    0egundo Edmon 3imer# a região sudeste &rasileira# onde se locali.a a :rea em

    estudo# se caracteri.am por uma not:"el di"ersificação clim:tica# função da atuação

    simultQnea de di"ersos fatores# alguns de ordem est:tica# outros de nature.a

    dinQmica' (s fatores est:ticos compreendem a posição e o rele"o' , região 0udeste

    est: situada entre os paralelos 6 sul# resultando a locali.ação de $uase

    todas as suas terras na .ona tropical' 3essa posição# a região fica su&metida a forte

    radiação solar# uma "e. $ue a intensidade desse fen?meno depende

    essencialmente da altura do sol so&re o hori.onte' , radiação solar# por sua "e.# cria

    melhores condiç=es % e"aporação# $ue ser: tanto mais ati"a $uanto maior o calor

    disponí"el' , região 0udeste possui tam&ém eAtensa faiAa litorQnea# cua superfície

    oceQnica fica a disposição desse intenso processo de e"aporação e condensação'

    Essa posição marítima# aliada %s características de ur&ani.ação# determina uma

    forte e constante concentração de ncleos de condensação nas camadas inferiores

    da atmosfera# contri&uindo assim para o acréscimo de chu"as em seu território#

    sempre $ue a região é atingida por frentes frias e outros fen?menos de ascendncia

    dinQmica'

    Com relação ao rele"o# a região 0udeste oferece os maiores contrastes

    morfológicos do Drasil# onde são constantes as "ariaç=es entre as superfícies

    ele"adas# "ales amplos e re&aiAados e numerosas serras' Esse car:ter de sua

  • 8/17/2019 Dimensionamento de Obra de Arte Corrente

    32/58

    8;

    topografia fa"orece as precipitaç=es# uma "e. $ue ela atua no sentido de aumentar

    a tur&ulncia do ar pela ascendncia orogr:fica# notadamente durante a passagem

    de correntes pertur&adas'

    (s fatores dinQmicos# por sua "e.# influenciam as condiç=es de tempo atra"és da

    ação dos sistemas de circulação atmosférica' !urante todo o ano sopram "entos de

    3ordeste e este do ,nticiclone 0emi fiAo do ,tlQntico 0ul# $ue representam tempo

    est:"el e ensolarado' Essa situação é afetada somente pela chegada de correntes

    de circulação pertur&ada# respons:"eis por insta&ilidade e &ruscas mudanças de

    tempo# geralmente acompanhadas de chu"as' 3a região 0udeste atua#

    principalmente# os sistemas de correntes pertur&adas do sul# oeste e leste'

    ( segmento em estudo se locali.a em :rea de clima classificado# segundo 3imer#

    como Tropical 0u&-$uente 0emi-mido# onde a menor fre$ncia de temperaturas

    ele"adas no "erão e o predomínio de temperaturas amenas no in"erno de"e-se

    principalmente# % influncia da altitude'

    Essas :reas de clima su& $uente possuem# pelo menos um ms com temperatura

    média inferior a 6FoC o ms mais frio /unho ou ulho9 "aria de 6F a 6>oC# com

    média das mínimas di:rias de 6 a IoC# geralmente' , temperatura média anual é

    $uase sempre inferior a ;;oC# "ariando principalmente entre ; e 6FoC' 0eu "erão#

    em&ora não registre m:Aimas di:rias muito ele"adas# é# no entanto# $uente# uma

    "e. $ue seu ms mais $uente acusa média superior a ;;oC em $uase todo o

    domínio'

  • 8/17/2019 Dimensionamento de Obra de Arte Corrente

    33/58

    88

    3:.:' P%>8iomet"ia

     ,ssim como# o clima# a plu"iosidade da região 0udeste apresenta características

    &astante di"ersificadas' ( regime de chu"as é determinado pela sua posição

    geogr:fica em relação % influncia marítima e %s correntes de circulação pertur&ada#

    e pelos contrastes morfológicos de seu rele"o'

     , região sudeste é &em regada por chu"as# em&ora sea &astante irregular a sua

    distri&uição espacial a temporal ao longo do ano' EAistem nitidamente duas :reas

    mais chu"osas) , primeira estende-se no sentido 0X-3E# acompanhando o litoral e

    a serra do *ar' , segunda estende-se perpendicularmente % primeira# ou sea# no

    sentido 3X-0E# do oeste de *inas Gerais ao município do Rio de _aneiro'

    Em contrapartida# algumas importantes :reas como o médio "ale do rio 0ão

    Hrancisco# o médio "ale do rio _e$uitinhonha e o &aiAo e médio "ale do rio !oce#

    apresentam índices médios de precipitação inferiores a 6 mm' 3a :rea de

    proeto total anual médio de precipitação é da ordem de 6

  • 8/17/2019 Dimensionamento de Obra de Arte Corrente

    34/58

    8<

    território# os trs meses mais chu"osos concentram acima de > do total

    plu"iométrico anual'

     ,presentamos a seguir o $uadro de resumo clim:tico para a estação de Caratinga#

    constante no tra&alho [3ormas Climatológicas\ – /67I6 a 6779# histogramas do

    índice plu"iométrico mensal' ( histograma dos dias de chu"as foi utili.ado a estação

    de 0anto ,ntonio do *anhuaçu'

     

  • 8/17/2019 Dimensionamento de Obra de Arte Corrente

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    8>

     

    MDIADOSDIASDECHUVA

    ESTAÇ;O+ S   TO  ANTONIODOMANHUAÇUP

    E

    6

    ;

    8

    <

    >

    I

    M

    F

    76E

    66

    6;

    68

    6<

       _   ,   3

       H   E   B

       *   ,   R

       ,   D   R

       *   ,   2

       _   U   3

       _   U   C

       ,   G   (

       0   E   T

       (   U   T

    MESESDOANO

      M     D  I  A

      D  O  S  D  I  A

     

      N  D  I  A  S  P

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    8I

    NDICE PLUVIOMETRICO MENSAL

    ESTAÇAO+ CARATINGA

    >

    6

    6>

    ;

    ;>

         _     ,     3

         H     E     B

         *     ,     R

         ,     D     R

         *     ,     2

         _     U     3

         _     U     C

         ,     G     (

         0     E     T

         (     U     T

         3     (     B

         !     E     c

     

       P   R   E   C   I   P   I   T   A   Ç    *   E   S     m  m   

    3:.:. Hi"o"aia

     , região em torno do proeto é rica em recursos hídricos e o principal curso dZ:gua

    $ue o traçado intercepta é o Rio *anhuaçu' ( Rio *anhuaçu é a maior &acia

    hidrogr:fica contri&uinte e sua transposição ser: feita atra"és de uma o&ra-de-arte

    especial'

  • 8/17/2019 Dimensionamento de Obra de Arte Corrente

    37/58

    8M

    Para a definição do modelo de chu"as# em função da duração e dos períodos

    de recorrncia# foram identificados inicialmente os postos estudados por (tto

    Pfafstetter na o&ra ]Chu"as 2ntensas no Drasil] e pelo con"nio C(P,0, E

    U32BER02!,!E HE!ER, !E B2j(0,# postos esses $ue disp=em de

    e$uaç=es de chu"as esta&elecidas'

    (s postos estudados pelo Engenheiro (tto Pfafstetter e $ue est: locali.ado

    no entorno da :rea do proeto é posto de Teófilo (toni /*G9' (s postos

    estudados e apresentados no tra&alho ]E$uaç=es de Chu"as 2ntensas no

    Estado de *inas Gerais]# editado Pela Companhia de 0aneamento de *inas

    Gerais - C(P,0, e Uni"ersidade Hederal de Biçosa# tra&alho este liderado

    pelo professor ,dir _osé de Hreitas são)

    •  ,imorés /23E*ET9 - 6M anos de o&ser"ação

    • Caparaó /23E*ET9 - 6M anos de o&ser"ação

    • Caratinga /23*ET9 - 68 anos de o&ser"ação

    • !om Ca"ati /,3EE9 - ;< anos de o&ser"ação

    • Raul 0oares /,3EE9 - ;I anos de o&ser"ação'

    3:3:) Deinio o Reime e C9>8a

  • 8/17/2019 Dimensionamento de Obra de Arte Corrente

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    8F

     , seguir ser: apresentado o *apa de *inas Gerais /sem escala9# com a locali.ação

    das estaç=es plu"iométrica lindeiras ao trecho'

    (&ser"a-se pelo o mapa de locali.ação do trecho das estaç=es plu"iométricas

    lindeiras o trecho possui muitos dados para escolha da estação representati"a para

    o proeto' , estação Plu"iométrica de Teófilo (toni estudo pelo Engenheiro (tto

    Pfafstetter est: muito distante do trecho# sendo descartada a sua indicação'

    !as estaç=es situadas próAimos ao trecho e estudados pelo Con"nio

    C(P,0,KU32BER02!,!E HE!ER, !E B2j(0,# a estação de Caratinga é a mais

    próAima ao trecho# porém possui uma série histórica de apenas 68 anos# &em menor

    $ue as outras estaç=es# sendo tam&ém descartada' ,s estaç=es de !om Ca"ati e

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    87

    Raul 0oares são próAimas ao trecho e possuem pela a e$uação apresentada a

    seguir)

      ( )anostc

    i   24)781,39(

    T3,4296994,0

    0,201

    +

    ×=  - Estação de !om Ca"ati

      i 2ntensidade das precipitaç=es# /mmKh9

    T Tempo de recorrncia# /anos9#

    tc Tempo de concentração# /min9'

     ,presentamos a seguir o histograma do índice plu"iométrico mensal e do dias de

    chu"as para série histórica &em superior a 6> anos de o&ser"ação' Portanto

    elegemos a estação de !on Ca"ati como representati"a para o proeto em função de

    estar muito próAima ao trecho e possuir uma série histórica de ;< anos de

    o&ser"ação' !essa forma o regime de chu"a da região ser: representada a estação

    !om Ca"ati# representati"a para o proeto'

    NDICE PLUVIOMETRICO MENSAL - )202 a '()(ESTAÇ;O DE DON CAVATI

    (

    '(

    3(

    0(

    1(

    )((

    )'(

    )3(

    )0(

    )1('((

    ''(

    BAN FEV MAR A$R MAI BUN BUL AGO SET OUT NOV DE

    MESES DO ANO

       P   R   E   C   I   P   I   T   A   Ç    *   E   S   M       D   I   A   S   

      m  m    

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    6

    6>

    ;

    ;>

    I 6; 6F ;

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    #F #F>

    Ve:Densa

    #I> #M #M> #F>

    MJiaPe"mea!i%iae

    Ve: Ra%a #I #I> #M #M>

    Ve:

    Densa

    #>> #I #I> #M

    SOLOS

    &!'(!

    P)*+)!,'-'.!.)

    So%o A"i%oso

    Ve: Ra%a #> #>> #I #I>

    Ve:Densa

    # #> #>> #I

    F%o"esta # #>>MJiaPe"mea!i%iae

    So%o A"i%o-A"enoso

    Ve: Ra%a #8> #

    Ve:Densa

    #8 #8> #

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    A%taPe"mea!i%iae

    So%o A"enoso

    Ve:Densa

    #6> #; #;> #8

    F%o"esta #6 #6> #; #;>

      A>to"es+ Eng' Daptista Gariglio e Eng' _' Paulo Herrari Pinheiro'

    3:3:/ Ins

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    enas Mi#"o $a#ias

    ( c:lculo das descargas m:Aimas de proeto das micros &acias foram calculadas

    atra"és da aplicação do método racional' Este método é definido pelas seguintes

    eApress=es)

    6,3

     A I C Q

      ××=  /*étodo Racional9

    0endo)

    Y Ba.ão m:Aima pro":"el# em m8Ks

    C Coeficiente de defl"io /ta&ela 69

    2 2ntensidade de precipitação# em mmKh

     , ^rea da &acia# em 5m;

    3:/:' Tem

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    47/58

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    48/58

    7

    /,imorés9# 0u&-trecho) Bariante do Par$ue Hlorestal /2panema9 ser: implantada em

    terreno "irgem locali.ada na margem direito do Rio *anhuaçu# portanto não possui

    o&ras-de-arte eAistentes'

    (s dispositi"os de drenagem indicados em proeto foram proetados le"ando-se em

    consideração# principalmente a proteção am&iental# e"itando eros=es' Procurou-se

    adotar os dispositi"os padroni.ados pelo !ER-*G constantes no caderno padrão'

    (&tidas as "a.=es m:Aimas pro":"eis dos estudos hidrológicos# o proeto de

    drenagem constou dos estudos de "erificação hidr:ulica dos &ueiros eAistentes e da

    definição de dispositi"os necess:rios a captar as :guas e condu.i-las#

    ade$uadamente# de modo a não comprometer os elementos do corpo estradal'

    EST: '../Z/[(([ EST: '.32Z([(( e EST[ '.03Z([((  Traçado atra"essa uma região

    de meia encosta íngreme com os talude de aterro escalonados com altura total

    superior a ># m'' Para proetar os &ueiros referentes a estas estacas foram

    estudadas trs alternati"as# descritas a seguir'

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    >

    !escida dZ:gua

    c9 A%te"nati8a .+ ,lterar o posicionamento do &ueiro da estaca 8>8I#

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    51/58

    >6

    So%>o aotaa+ , alternati"a 6 ter: muitas de caiAas coletoras e com altura grande

    com um risco muito alto para a esta&ilidade do aterro' , alternati"a ; com o corpo do

    &ueiro posicionado no corpo do aterro fica muito arriscado em função da possi&ilidade

    de $ual$uer mo"imentação do aterro' Podemos concluir $ue as alternati"as 6 e ; são

    de alto risco ficando "ulner:"el ao rompimento em função de $ual$uer mo"imentação

    do corpo do aterro' Portanto optamos pela a alternati"a 8 por ser a mais segura de

    "alores financeiros semelhantes'

    /:):) Posi#ionamento as O!"as-e-a"te

     ,s o&ras foram posicionadas de acordo com as condiç=es do terreno natural# do

    terrapleno e do greide da rodo"ia# com esconsidade e decli"idades ade$uadas ao

    seu &om funcionamento hidr:ulico'

    /:):' De#%i8iae os !>ei"os

    Conforme o [*anual de (rientação de Procedimentos para Ela&oração e

     ,companhamento de PR(_ET(0 !E !RE3,GE*\# item ;#M os &ueiros sempre

    $ue possí"el foram proetados com as decli"idades)

    Dueiros tu&ulares – 6#> a ;#

    Dueiros celulares – #> a 6#'

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    >;

    /:):.Ti!os

    (s &ueiros tu&ulares serão indicados com tu&os do tipo macho e fmea# classe C,-

    6# C,-;# C,-8 /3orma ,D3T9 conforme altura do aterro adotando a ta&ela mostrada

    a seguir'

    TU$OS CLASSE DIÂMETRO INTERNO

    ALTURA DE ATERRO SO$RE OTU$O

    MNIMA M\IMA

    N$R 112(5'((4 m m m

    C,-6

    #M e #F #>>

    #7 #>>

    6# #>>

    6#; e 6#> #>>

    C,-;

    #8# ## #I #> >#M>

    #M e #F #> I#6>

    #7 #> I#

    6#; e 6#> #

    C,-8

    #8# ## #I #8> 66#

    #M e #F #8> 66#6>

    #7 #8 66#

    6# #8 66#M>

    6#; e 6#> #8 6;#6>

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    >8

    /:):3Dimensionamento Hi">%i#o o Cana%

    Considerado com seção 6#; m A #F para uma "a.ão de Y#FIm8Ks e

    decli"idade d6#'

    PROFUNDID: PERMETRO RAIO COEF: DE VA;O DO VA;O DE $ORDA

    HIDRAULICA MOLHADO HIDRULICO MANNING CANAL PROBETO REGIME DE LIVRE

    $ m  ]9 m A m' < m R9 m n m5m 8 m5s  ,#  m. 5s ,

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    ><

    I' CONCLUS*ES

     ,pós estudo das trs alternati"as para drenagem plu"ial# conclui-se $ue alternati"a

    terceira opção estudada apresenta a melhor proposta de solução# $uando

    alterando a posição do &ueiro e des"iando a :gua da encosta atra"és de canal de

    um canal com as dimens=es 6#;m A #Im' Esta solução é mais segura por$ue o

    &ueiro ser: assentado fora do corpo de aterro sem risco para o corpo estradal'

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    >>

    M' CONSIDERAÇ*ES FINAIS

    ( sistema de drenagem plu"ial por mais $ue sea &em dimensionado tem sua

    funcionalidade comprometida $uando não h: sua de"ida manutenção periódica' ,

    incidncia de pro&lema é maior $uando a rodo"ia não tem pa"imentação e rece&e

    grande "olume de trafego'

     ,ssim como um &om sistema de drenagem plu"ial é protegido pela manutenção a

    corpo estradal da rodo"ia é protegida pelo sistema de drenagem plu"ial# lem&rando

    $ue o "olume de tr:fego de"e ser compatí"el e permitido para o $ue a rodo"ia foi de

    fato proetada'

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    >I

    F' REFERWNCIAS

     ,D3T' Asso#iao $"asi%ei"a e No"mas TJ#ni#as' Tudo so&re concreto na seçãocircular para :guas plu"iais e esgotos sanit:rios – Re$uisitos e *étodos de ensaio –Preacast circular concrete pipe for plu"ial and sanitar drain – Re$uirements and testmethods' Ed' ;' ;M

    D,PT20T,# *' 3,0C2*E3T( 3' – De%i#a e Re#>"sosH@"i#os  - Programa de Pós-graduação em 0aneamento# *eio ,m&iente eRecursos 1ídricos e UH*G 1idrologia Ur&ana – !renagem# *inas Gerais) UH*G –Uni"ersidade Hederal de *inas Gerais# ;66'

    DR,02' *inistério dos Transportes – !epartamento 3acional de 2nfra Estrutura deTransportes – !32T' Man>a% e Hi"o%oia $si#a t>"a e "enaem  -

    IPR 4)/: Ed' ;# Rio de _aneiro' ;>

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    >M

     ' *inistério dos Transportes – !epartamento 3acional de 2nfra Estruturade  Transportes – !32T' Man>a% e Hi"o%oia $si#a t>"a e"enaem - IPR 4'3: p 8 apud Billela# ;I'

     ' *inistério dos Transportes – !epartamento 3acional de 2nfra Estruturade  Transportes – !32T' Man>a% e O"ientao e ma !a#ia >"!ana e So Ca"%os 6SP' 2n) ,nais do B 0impósio Drasileiro de Recursos 1ídricos# ,DR1' Curiti&a – PR';8'

    _,D(R# ,' *' Est>os Hi"o%i#os e P"o?eto e D"enaem:  Delo 1ori.onte#;6'

    3,G1ETT232# *' Notas e A>%a e Hi"o%oia A%i#a: 0ão Paulo) Editora Edgard Dlucher# ;8'

    32*ER' Edmon' C%ima a Reio s>este' 2n) Geografia do Drasil – Climatologiado Drasil' 2nstituto de Geografia e Estatística – 2DGE# Rio de _aneiro# 67M6'

  • 8/17/2019 Dimensionamento de Obra de Arte Corrente

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    (2BE2R,# H' *' D"enaem e Est"aas 6 $o%etim TJ#ni#o n: /' 0ão Paulo) ,ssociação Rodo"i:ria do Drasil# 67