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INFILTRAÇÕES DE PROJETO PARA DIMENSIONAMENTO DE DISPOSITIVOS DE DRENAGEM SUBSUPERFICIAL EM OBRAS VIÁRIAS NO ESTADO DE SÃO PAULO

Carlos Yukio Suzuki

Felipe Issa Kabbach Junior

Angela Martins Azevedo

DISPOSITIVOS DE DRENAGEM

• Superficial: valetas, sarjetas, bocas de lobo

• Subsuperficial: drenos rasos longitudinais, camadas drenantes

• Profunda: drenos profundos, trincheiras

• Talvegue / travessia: pontes, bueiros

• Especiais: drenos verticais, reservatórios

INTRODUÇÃO FONTES DE ÁGUA NO PAVIMENTO

INTRODUÇÃO - FONTES DE ÁGUA NO PAVIMENTO

INTRODUÇÃO FONTES DE ÁGUA NO PAVIMENTO

• A principal fonte de umidade no interior da estrutura de pavimento é a infiltração pela superfície e bordas da plataforma

DEFEITOS RELACIONADOS À UMIDADE

INFILTRAÇÃO – TRÁFEGO – ESTRUTURA

• Pavimentos asfálticos:– Elevada deflexão – baixo raio de curvatura– Trincamento por fadiga– Redução da capacidade de suporte– Desagregação

• Pavimentos de concreto de cimento portland– Bombeamento de finos– Trincamento

ALTERNATIVAS PARA EVITAR O EXCESSO DE UMIDADE NO INTERIOR DA ESTRUTURA DE PAVIMENTO

• Selagem apropriada da superfície

• Materiais pouco suscetíveis a umidade

• Sistema de drenagem subsuperficial adequado, para retirar a água antes do início do processo de deterioração.

ELEMENTOS DE DRENAGEM SUBSUPERFICIAL

• Principais componentes:– Camada drenante– Dreno longitudinal raso– Dreno transversal

DIMENSIONAMENTO

• Camada drenante:– Espessura da camada drenante: função da vazão que infiltra

na estrutura

• Dreno longitudinal raso:– Espaçamento das saídas dos drenos: relação entre vazão de

“entrada” e vazão de “saída”

DIMENSIONAMENTO – PROCESSO DE ANÁLISE

• Estimativa das vazões de infiltração

• Verificação do desempenho da “camada drenante”– Continuidade hidráulica– Tempo de drenagem

• Determinação do espaçamento das saídas dos drenos

DIMENSIONAMENTO – CAMADA DRENANTE

• Coeficiente de permeabilidade (k)

• Espessura efetiva (H)

• Tempo de drenagem (t)

ix

fHsWk 12 )(1056,5

ix

fksWH 12 )(1056,5

ix

fk)sW(,t 1110333

DIMENSIONAMENTO – DLR

• Espaçamento entre saídas– Dreno cego

– Dreno tubular

• fi = Fator de infiltração (para pi ≠ 40 mm/h e c ≠ 2)

kiDC ffsWLs 131093,3

yniDT fffsWDLs 211667,2610931,2

20i

ipc

f

INFILTRAÇÃO DE PROJETO

• Métodos de determinação– Índice Pluviométrico – Cedergren

– Infiltração pelas trincas – Ridgeway (FHWA – AASHTO/93)

– Racional – Infiltração Remanescente

MÉTODO DO ÍNDICE PLUVIOMÉTRICO

• Cedergren• Intensidade pluviométrica: t = 1 h; T = 1 a 2 anos• Taxa de infiltração – f (tipo e estado de conservação

da superfície do pavimento).– 1/3 a 1/2 (0,33 a 0,5) para revestimentos asfálticos – 1/2 e 2/3 (0,5 a 0,67) para pavimentos de CCP

MÉTODO DO ÍNDICE PLUVIOMÉTRICO

• O volume de água que infiltra pela superfície pode ser estimado pela seguinte expressão:

Tipo de revestimento

Coeficiente de infiltração

qi

(m3/dia/m2)

Asfáltico 1/3 a 1/2 0,32 a 0,48

Rígido 1/2 a 2/3 0,48 a 0,64

RCq ii

MÉTODO DE INFILTRAÇÃO PELAS TRINCAS

• Ridgeway, Moulton• Taxa de infiltração (Ic) de 0,223 m3/dia/m de trincas

ou juntas independentemente da intensidade e da duração da precipitação pluviométrica do local.

• Admite-se que ocorrerá infiltração pelas juntas longitudinais e transversais de construção, bem como pelas trincas que ocorrerão na superfície do pavimento ao longo do período de estudo.


• O volume de água que infiltra pela superfície pode ser estimado pela seguinte expressão:

• Para Wc = W:

CsW

Wc

W

NcIcqi

CsW

NIcqi

11


• Estudo paramétrico: – rodovias com diferentes números de faixas; Wc = W; Cs = 5 m, rígido ou

flexível– Foram consideradas larguras de faixas de rolamento igual a 3,6 m,

acostamento externo com 3,0 m e faixa de segurança ou refúgio com 1,0 m.

nº de faixas por sentido (N)

Nc WC = W (m)qi

m3/dia/m2

1 2 6,6 0,112

2 3 11,2 0,104

3 4 14,8 0,105

4 5 18,4 0,105

MÉTODO DA INFILTRAÇÃO REMANESCENTE

• Dimensionamento de drenagem superficial: Método Racional. • Bacias que não apresentem complexidade e cuja área de

drenagem é de até 200 ha.

• O coeficiente de escoamento superficial ou de runoff representa o seu grau de impermeabilização. Quanto menor a possibilidade da água precipitada infiltrar-se no solo ou de ficar retida pela vegetação, maior será a parcela que se transformará em Escoamento Superficial Direto, resultando um valor mais elevado para o coeficiente C.

6

AICqi


• Vazão determinada pela equação: parcela que escoa sobre a via →→ Vazão que infiltra?

– A parcela que infiltra no pavimento, seja rígido ou asfáltico, é a diferença para que o coeficiente que multiplica a intensidade pluviométrica e a área de drenagem seja igual a 1.

– Coeficientes C (Superficial) e Ci (Subsuperficial)– Essa diferença é denominada infiltração remanescente.

Tipo de área de drenagem C Ci

Revestimento asfáltico 0,70 a 0,95 0,30 a 0,05

Revestimento rígido 0,80 a 0,95 0,20 a 0,05


• Determinação da vazão:

6

AICiqi

Tipo de revestimento

Coeficiente de infiltração (Ci)

qi

(m3/dia/m2)

Asfáltico 0,175 0,168

Rígido 0,125 0,120

RESUMO - INFILTRAÇÃO

Tipo de Revestimento

Critérioqi

(m³/dia/m²)

Asfáltico

Índice Pluviométrico 0,32 – 0,48

Infiltração pelas Trincas 0,105

Infiltração Remanescente 0,168

Rígido




PRECIPITAÇÕES DE PROJETO NO ESTADO DE SÃO PAULO

• Cedergren / Método Racional → Estimativa da infiltração de projeto → Intensidade pluviométrica para um dado tempo de concentração e período de retorno– Tempo de concentração: 1 hora– Período de retorno: 1 a 2 anos

• DAEE – estudos para determinação de curvas IDF no estado de São Paulo – equações estatísticas para determinação da intensidade pluviométrica


• O mapa apresentado tem por objetivo facilitar a adoção de um valor para a intensidade pluviométrica quando da utilização do método de Cedergren em projetos no estado de São Paulo, minimizando a necessidade de consulta a equações IDF

CONSIDERAÇÕES FINAIS

• Volumes de infiltração: discrepantes. – Valores sugeridos por Cedergren são relativamente

elevados e conservadores, enquanto os volumes determinados pelo método de infiltração pelas extensões de trincas se aproximam daqueles remanescentes do escoamento superficial.

• A relação entre os valores de infiltração estimados pelos diversos critérios poderá variar de 3 a 6 vezes aproximadamente, dependendo do tipo de via e pavimento a ser analisado.

RESUMO - INFILTRAÇÃO

Tipo de Revestimento

Critérioqi

(m³/dia/m²)

Asfáltico




Rígido




CONSIDERAÇÕES FINAIS

• Cedergren: ênfase à intensidade da chuva do que a duração do evento, resultando em valores relativamente superestimados de infiltração

• Moulton considera uma taxa fixa de infiltração independentemente da intensidade, admitindo ser a duração da precipitação mais crítica para o desempenho do pavimento, devido à extensão do período em que a água livre fica retida no interior de sua estrutura.

• Em vista dessas diferenças, alguns órgãos preferem adotar o critério do tempo de drenagem para dimensionar hidraulicamente os drenos de pavimento.

INFILTRAÇÕES DE PROJETO PARA DIMENSIONAMENTO DE DISPOSITIVOS DE DRENAGEM SUBSUPERFICIAL EM OBRAS VIÁRIAS NO ESTADO DE SÃO PAULO

Carlos Yukio Suzuki [email protected]

Felipe Issa Kabbach Junior [email protected]

Angela Martins Azevedo [email protected]

mailto:[email protected]



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