tfc diego daibert final

8/16/2019 TFC Diego Daibert Final

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORAFACULDADE DE ENGENHARIA

CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL

AVALIAÇÃO DO PROJETO DE DRENAGEM DE TRANSPOSIÇÃO DETALVEGUES DA RODOVIA MUNICIPAL QUE INTERLIGA A RODOVIA MG-457

AO MUNICIPIO DE PASSA VINTE/MINAS GERAIS

DIEGO DAIBERT ROCHA

JUIZ DE FORAFACULDADE DE ENGENHARIA DA UFJF

2013



UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORACURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL



DIEGO DAIBERT ROCHA

JUIZ DE FORA2013



DIEGO DAIBERT ROCHA



Trabalho Final de Curso apresentado ao Colegiado doCurso de Engenharia Civil da Universidade Federal deJuiz de Fora, como requisito parcial à obtenção do

título de Engenheiro Civil.

Área de Conhecimento: Drenagem de rodovias

Orientador: Prof. Guilherme Soldati Ferreira, M.Sc

Juiz de ForaFaculdade de Engenharia da UFJF

2013





DIEGO DAIBERT ROCHA

Trabalho Final de Curso submetido à banca examinadora constituída de acordo como Artigo 9o do Capítulo IV das Normas de Trabalho Final de Curso estabelecidaspelo Colegiado do Curso de Engenharia Civil, como parte dos requisitos necessáriospara a obtenção do grau de Engenheiro Civil.

Aprovado em: ____/________/_____

Por:

_____________________________________Prof. Guilherme Soldati Ferreira, M.Sc - UFJF

_____________________________________Prof. Antônio de Pádua Gouvea Pascini - UFJF

_____________________________________Prof. Fabiano Cesar Tosetti Leal, M.Sc - UFJF



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AGRADECIMENTOS

Em primeiro lugar agradeço a DEUS, por ser presença em minha vida renovando asenergias, proporcionando coragem no enfrentamento dos desafios, e por mais essaconquista.

Meu sincero agradecimento a todos aqueles que de alguma foram doaram um poucode si para que a conclusão deste trabalho se tornasse possível. Aos meus pais, Moizése Sandra, pela minha formação, apoio e carinho. À minha namorada Priscila, pelapaciência e principalmente, pelo companheirismo. À minha filha Maria Eduarda, razãode minha felicidade e força para o meu crescimento. Aos irmãos Daniel e Ana Carolina,vó Odette, tia Lourdes por estarem sempre ao meu lado. À minha família, por tudo.

Aos queridos amigos da Engenharia Civil por todos os momentos que passamos juntos. Não irei citar nomes, pois são muitos, mas cada um tem sua importância.

Agradeço a todos os professores do curso de Engenharia Civil por terem contribuído naminha formação profissional e pessoal. Em especial ao Prof. M.Sc. Guilherme SoldatiFerreira, exemplo de dedicação ao longo desse trabalho, agradeço por aceitar meorientar nesse estudo e por acreditar em minha capacidade.

Sou grato a todos os amigos e familiares que de uma forma ou de outra estiveram aomeu lado apoiando e orando a Deus por mim.



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RESUMO

As águas superficiais afetam e prejudicam as obras rodoviárias, tanto em fase de

construção quanto após a sua conclusão. A ação da água pode se manifestar atravésde diversas ocorrências como, instabilidade e erosão de taludes de corte e aterro,obstrução de bueiros, quedas de pontes, redução da capacidade estrutural dopavimento, envelhecimento prematuro do revestimento, entre outros. Juntando-se aisso tem-se verificado que na elaboração de projeto executivo de engenharia rodoviáriaque a drenagem do corpo do pavimento, na maioria das vezes, é considerada sem umestreito cumprimento técnico com a concepção da estrutura do pavimento, portanto,

sendo deixada em segundo plano, sendo dada ênfase somente na metodologia dedimensionamento de pavimento, não envolvendo em seu projeto estrutural outrasvariáveis que podem afetar a sua vida útil como a intensidade do tráfego e asmudanças ambientais. Pode-se observar um elevado grau de deterioração superficialem grande parte da malha rodoviária brasileira, causada pela ação de tráfego intenso epesado, fator este associado à quase inexistência de manutenção preventiva,favorecendo para a ocorrência de danos na estrutura do pavimento associados aos

efeitos promovidos pela infiltração de águas livres decorrentes das chuvas. Devido aesses acontecimentos, este trabalho final de curso, estabelece uma avaliação crítica departe de um projeto de Transposição de Talvegues na rodovia municipal que interliga aRodovia MG-457 ao município de Passa Vinte/MG, onde atualmente estão sendoexecutadas obras de melhoramento e pavimentação.



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LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Valeta com seção triangular ........................................................................... 8

Figura 2: Valeta com seção trapezoidal ........................................................................ 8

Figura 3: Valeta com seção retangular ........................................................................... 9

Figura 4: Valeta com seção retangular ......................................................................... 10

Figura 5: Valeta com seção trapezoidal ....................................................................... 10

Figura 6: Sarjeta com seção triangular ......................................................................... 11

Figura 7: Sarjeta com seção retangular ....................................................................... 11 Figura 8: Sarjeta com seção trapezoidal ...................................................................... 12

Figura 9: Sarjeta do tipo meio-fio simples de concreto ................................................. 12

Figura 10: Sarjeta de aterro do tipo meio-fio simples ................................................... 13

Figura 11: Sarjeta de aterro do tipo meio-fio conjugados ............................................. 14

Figura 12: Sarjeta de canteiro central desaguando em uma Caixa Coletora ............... 14

Figura 13: Sarjeta de canteiro central .......................................................................... 15

Figura 14: Descida d'água em degraus ligada a uma Caixa Coletora .......................... 16 Figura 15: Descida d'água em degraus ........................................................................ 16

Figura 16: Saída d'água ............................................................................................... 17

Figura 17: Bueiro de Greide situado longitudinalmente em relação à Rodovia. ........... 19

Figura 18: Bueiros de greide e Bueiros de grota .......................................................... 21

Figura 19: Bueiro Simples ............................................................................................ 22

Figura 20: Bueiro Múltiplo ............................................................................................ 22

Figura 21: Grandezas Hidráulicas do Bueiro Tubular ................................................... 26

Figura 22: Grandezas Hidráulicas do Bueiro Celular ................................................... 26

Figura 23: Esquema de cálculo do perímetro molhado e área molhada de um tubocircular ........................................................................................................................... 28

Figura 24: Bueiro trabalhando como orifício ................................................................. 37

Figura 25: Carga hidráulica a montante de um bueiro trabalhando como orifício. ....... 38

Figura 26: Ponte Metálica............................................................................................. 43

Figura 27: Ponte de concreto ....................................................................................... 44

Figura 28: Pontilhão em fase de construção ............................................................... 44



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Figura 29: Pontilhão ..................................................................................................... 45

Figura 30: Vista aérea da região de Passa Vinte mostrando a superfície topográfica daárea. .............................................................................................................................. 47

Figura 31: Vista aérea da Rodovia Municipal que interliga a Rodovia MG-457 aomunicípio de Passa-Vinte/MG. ...................................................................................... 47

Figura 32: Gráfico com as temperaturas Mínima, Máxima e Precipitação da estrada dePassa Vinte/MG. ........................................................................................................... 52

Figura 33: Valores das temperaturas Mínima, Máxima e Precipitação da estrada dePassa Vinte/MG. ........................................................................................................... 52

Figura 34: Parâmetros da Equação de Intensidade, Duração e Frequência da

Precipitação ................................................................................................................... 53



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Tabela 18: Máxima intensidade da precipitação (mm/h) .............................................. 58

Tabela 19: Coeficiente de escoamento superficial (runoff). .......................................... 59

Tabela 20: Vazões a serem transpostas pelos bueiros ................................................ 60

Tabela 21: Bueiros recomendados segundo Tabelas do DNIT .................................... 60

Tabela 22: Comparativo entre os bueiros instalados na Rodovia Municipal de Passa

Vinte e uma das soluções encontradas ......................................................................... 61



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SUMÁRIO

RESUMO..........................................................................................................................v

LISTA DE FIGURAS.......................................................................................................vi

LISTA DE TABELAS....................................................................................................viii

1. INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 1

2. JUSTIFICATIVA ....................................................................................................... 2

3. OBJETIVO ................................................................................................................ 4

4. DRENAGEM RODOVIÁRIA ..................................................................................... 5

4.1. Mecanismos dos Danos.................................................................................... .. 5

4.2. Ações da Água Sobre as Estradas..................................................................... 6

4.3. Drenagem Superficial.......................................................................................... 74.3.1. Valeta de proteção de corte ......................................................................... 84.3.2. Valeta de proteção de aterro ....................................................................... 94.3.3. Sarjeta de corte ......................................................................................... 104.3.4. Sarjeta de aterro ........................................................................................ 134.3.5. Sarjeta de canteiro central ......................................................................... 144.3.6. Descida d’água .......................................................................................... 154.3.7. Saída d’água .............................................................................................. 164.3.8. Caixas coletoras ........................................................................................ 17

4.3.9. Bueiros de greide ....................................................................................... 184.3.10 Dissipadores de energia ............................................................................ 194.3.11 Escalonamento de taludes (banquetas) .................................................... 19

4.4. Drenagem de Transposição de Talvegues....................................................... 204.4.1. Bueiros ....................................................................................................... 204.4.2. Pontes ....................................................................................................... 424.4.3. Pontilhões .................................................................................................. 44

5. O PROJETO EM ESTUDO: RODOVIA MUNICIPAL QUE INTERLIGA ARODOVIA MG-457 AO MUNICIPIO DE PASSA VINTE/MG ........................................ 46



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5.1. Características do Empreendimento Rodoviário Urbano.................................. 465.1.1. Localização e descrição ............................................................................ 465.1.2. Características da via após a execução do projeto de reforma ................. 485.1.3. Estudos de engenharia realizados ............................................................. 51

6. APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DO RESULTADO........................................... 55

7. CONCLUSÃO ......................................................................................................... 62

8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................... 63

9. ANEXOS ................................................................................................................. 64

Anexo 1 ................................................................................................................... 65

Anexo 2 ................................................................................................................... 66

Anexo 3 ................................................................................................................... 67

Anexo 4 ................................................................................................................... 68

Anexo 5 ................................................................................................................... 69

Anexo 6 ................................................................................................................... 70

Anexo 7 ................................................................................................................... 71

Anexo 8 ................................................................................................................. ..72



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1. INTRODUÇÃO

Dentro do ciclo hidrológico, a partir da precipitação, a água possuibasicamente quatro possíveis destinos: a parcela que evapora retornando àatmosfera, a parcela que é absorvida e retirada pela vegetação, a parcela quepenetra na crosta incorporando-se ao lençol freático e a parcela que escoa sobre asuperfície. Esse último destino pode causar sérios danos às rodovias existentes,como escorregamento e erosão de taludes, diminuição da estrutura do pavimento erompimento de aterros. Para evitar problemas desta natureza, lança-se mão dadrenagem, que tem como principal função dar um destino adequado a essas águas,

através da instalação de bueiros, canaletas, sarjetas, saídas d’água e etc.

Como define o DNIT (2006), a drenagem de uma rodovia destina-se aprotegê-la das águas que de um modo ou de outro, com ela interfiram ou aprejudiquem. A drenagem efetua-se por meio da captação, condução e deságue emlugar seguro, das águas que:

existam nos subleitos sob a forma de lençóis freáticos e artesianos;

penetrem, por infiltração, através do revestimento e das diversascamadas do pavimento;

precipitem diretamente sobre o corpo estradal ou a ele acorramprovenientes das áreas adjacentes;

cheguem à rodovia através dos talvegues naturais.

A Drenagem tem como objetivo final a defesa do corpo estradal e de suainfraestrutura da ação danosa das águas para evitar inconvenientes, tais comodestruição de aterros, redução da capacidade de suporte da camada final deterraplenagem, erosões de taludes de corte e aterro, escorregamentos de taludes,etc. Tais objetivos são atingidos por meio de obras de determinados tipos, ondecada uma das quais será denominada dispositivo de drenagem e o seu conjunto

constitui o Sistema de Drenagem da Rodovia.



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2. JUSTIFICATIVA

A drenagem é uma etapa importante em uma construção rodoviária, pois

proporciona uma série de benefícios, tais como o aumento da vida útil da rodovia,um baixo investimento, a redução dos gastos com manutenção de vias, escoamentorápido e seguro das águas superficiais facilitando o tráfego por ocasião das chuvas,proteção das obras de arte, proteção das obras de contenção (Infraestrutura),problemas de erosão no entorno e etc. E a aplicação das obras de drenagem não éexclusiva das rodovias, são também feitas em áreas urbanas, ferrovias, dutovias eaeroportos, por exemplo.

Na Rodovia Municipal de Passa Vinte – Minas gerais realizam-se desdefevereiro de 2012 obras de melhoramento dos sistemas de drenagem e depavimentação asfáltica. Como consequência dessas obras, haverá um crescimentodos setores de prestação de serviços, comércio e transporte de carga, maior rapidezna viagem, por exemplo, de pessoas com enfermidades das comunidades próximasa via até um hospital ou posto de saúde mais próximo, além de gerar benefícioscomo aumentar a interação entre os estados de Minas Gerais e Rio de Janeiro.

Em virtude da importância dessa estrada, é necessário que as condições detrafegabilidade desta, tanto às relacionadas ao conforto quanto às relacionadas coma segurança, não sejam comprometidas. Desta forma, evitam-se acidentes ediminui-se o tempo de viagem, haja vista que o usuário pode trafegar na via com avelocidade de projeto.

Passa Vinte é um município brasileiro localizado no sudoeste do estado deMinas Gerais, cuja distância da capital do estado é de 390 km. Segundo o InstitutoBrasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) sua população em 2010 era de 2.079habitantes e tem como principal fonte de renda o setor agropecuário, dos quaisgrande parte do escoamento da produção se dá pela rodovia municipal entre PassaVinte e o entroncamento com a MG 457, cuja extensão é de 25 km. Essa Rodovia éde grande importância para região, pois se situa próximo à divisa entre os estadosde Minas Gerais e Rio de janeiro, com isso se torna um rápido acesso entre os



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moradores do Sul de Minas e do Sul Fluminense tanto em relação ao turismo quantono escoamento da produção agropecuária.



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3. OBJETIVO

Tendo como base o projeto das obras de melhoramento da estrada municipal

de Passa Vinte, o objetivo geral do presente trabalho é realizar uma avaliação doprojeto de drenagem superficial e de transposição de talvegues, com umaverificação do dimensionamento dos bueiros existentes nas estacas 108+14,163+13, 293+00, 310+5, 513+12, 678+6,35 e 910+14 do trecho em questão emvirtude das mudanças ocorridos nesses pontos em relação aos bueiros que ali já seencontravam ou pelo surgimento deles.

Previamente, realiza-se um estudo bibliográfico sobre os sistemas dedrenagem de rodovias, enfatizando os dispositivos de drenagem superficial e detransposição de talvegues, tais como valetas de proteção, sarjetas de corte e aterro,bueiros de greide e de grota, pontes e etc.



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4. DRENAGEM RODOVIÁRIA

Segundo Almeida (2007), a primeira rede viária de grande porte da história foi

iniciada pelos romanos no terceiro século a.C. (antes de cristo), que sabiam dosefeitos danosos da água e procuravam construí-las acima do nível dos terrenosadjacentes, sobre uma camada de areia e cobertas por lajes de pedra cimentadasentre si. Durante vinte séculos houve pouco progresso nos processos de construção,até que, no século XIX, Tresaguet, Metcalf, Telford e McAdam "redescobriram" anecessidade de manter secas as estradas, ou seja, para evitar que se deteriorempor danos causados por pressões d'água existente nos poros (poro-pressões) do

material de sua estrutura e movimentos de água livre contida nesta estrutura.

4.1. Mecanismos dos Danos

a) A água atinge a base e/ou sub-base de um pavimento (rodoviário,ferroviário, pista de aeroporto, estacionamento, etc.), ocasionando uma redução emsua capacidade de suporte;

b) Quando a água livre preenche completamente as camadas, o tráfego,por meio das rodas, produz impacto sobre a água, surgindo pressões pulsantes quecausam movimentos, com erosão e ejeção de material ou mesmo o desprendimentode partes da capa asfáltica, desintegração de solos estabilizados com cimento,enfraquecimento de bases granulares pela desarrumação das partículas finas dasmisturas de agregados, etc.;

c) A redução da proteção da camada superficial abre caminho para novasinfiltrações, o que agrava o problema, que continua de forma progressiva.

Para evitar este mecanismo de danos deve-se:

evitar que a água atinja a estrutura da estrada;

caso a água atinja a base e/ou a sub-base da estrada, a mesma deve

ser escoada rapidamente.



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4.2. Ações da Água Sobre as Estradas

De acordo com Pereira (1959) a água que atinge as estradas provém:

a) da precipitação das chuvas;

b) do fluxo das águas superficiais dos terrenos adjacentes;

c) da inundação dos cursos de água próximos;

d) da infiltração através do solo;

Qualquer que seja sua origem, a ação da água sobre as estradas é semprenociva. Ou as alaga, tornando-as intransitáveis durante as chuvas ou transbordandodos cursos de água; ou as destrói por efeito das erosões, quando as atinge comgrandes velocidades; ou sobre elas deposita o material que traz em suspensão,quando a velocidade de escoamento diminui.

É necessário, portanto, remover a água para fora da área ocupada pela

estrada, mediante um projeto adequado de drenagem.

Distinguem-se então quatro tipos de drenagem:

a) Superficial, que visa remover as águas que escoam sobre a superfícieda rodovia ou nas proximidades da mesma;

b) Do pavimento, que busca retirar as águas infiltradas nas camadas do

pavimento (Superestrutura);

c) Subterrânea ou Profunda, que procura remover a água contida emexcesso na massa do terreno subjacente ou rebaixar o lençol d’água subterrâneo

que esteja em nível tal que a água possa, por capilaridade, atingir o greide daestrada;

d) De Transposição de Talvegues, que objetiva transpor as águas queescoam por talvegues e que atravessam a rodovia, sem comprometer a estrutura dopavimento.



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Diante dessa situação, cabe ao engenheiro a utilização adequada dosdispositivos de drenagem, ao projetar, construir ou restaurar rodovias. Fornecer oconhecimento indispensável para a escolha de medidas de proteção à estrada

contra a ação prejudicial das águas que o atingem, como descrito anteriormente.

4.3. Drenagem Superficial

Segundo o Manual de Drenagem do DNIT – Departamento Nacional deInfraestrutura de Transportes (2006), a drenagem superficial consiste na captaçãodas águas que precipitam sobre o corpo estradal e áreas aos arredores, conduzindo-

as até um local adequado para seu deságue de forma que não comprometa aestabilidade, nem a segurança da estrada. Nesse trabalho serão abordados umasérie de dispositivos de drenagem superficial, dentre eles:

Valeta de proteção de corte - VPC;

Valeta de proteção de aterro - VPA;

Sarjeta de corte - SC;

Sarjeta de aterro - SA;

Sarjeta de canteiro central - SCC;

Descida d’água - DAD;

Saída d’água ;

Caixas coletoras;

Bueiro de greide;

Dissipadores de energia;

Escalonamento de taludes;



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4.3.1. Valeta de proteção de corte

São dispositivos que tem por finalidade evitar que as águas provenientes da

montante do terreno escorram para o talude provocando, dessa forma, prejuízos aocorpo estradal. O material retirado para ser feita a valeta é colocado ao lado eapiloado manualmente entre a valeta e a crista do aterro, a uma distância que podevariar de 2,0 a 3,0 metros. Quanto a sua forma ela pode apresentar três formasgeométricas: triangular, trapezoidal e retangular, como pode ser observado nasFiguras 1, 2 e 3, respectivamente.

Figura 1: Valeta com seção triangular (DNIT, 2006).

Figura 2: Valeta com seção trapezoidal (DNIT, 2006).



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Figura 3: Valeta com seção retangular (DNIT, 2006).

O revestimento do dispositivo é utilizado com a intenção de evitar que a águainfiltre no solo provocando danos ao talude do corte, podendo ser utilizado concretocom 08 (oito) cm de espessura, alvenaria de tijolos ou pedra rejuntada comargamassa, pedra arrumada ou vegetação dependendo do tipo de solo e da vazãode projeto.

4.3.2. Valeta de proteção de aterro

São dispositivos que tem por finalidade interceptar a água, de forma a evitarque ela atinja e/ou fique estagnada no pé do aterro, causando maiores danos aopavimento. São construídos quando a inclinação do terreno for maior ou igual a 10%no sentido da rodovia e nas proximidades de pontes e pontilhões. O material que éretirado para construção da valeta é colocado ao lado e apiloado manualmente auma distância de 2,0 a 3,0 metros entre a valeta e o pé do talude do aterro. As

mesmas podem ser executadas em seções trapezoidais ou retangulares, comomostradas nas Figuras 4 e 5 respectivamente, com revestimentos de concreto com08 (oito) cm de espessura, alvenaria de tijolos ou pedra rejuntada com argamassa,pedra arrumada ou vegetação.



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Figura 4: Valeta com seção retangular (DNIT, 2006).

Figura 5: Valeta com seção trapezoidal (DNIT, 2006).

4.3.3. Sarjeta de corte

Esse dispositivo possui a função de captar as águas que se precipitam sobrea estrada e taludes e conduzi-las longitudinalmente ao longo da rodovia, até umponto de transição entre corte e aterro, permitindo a saída lateral da água para oterreno natural ou para valetas de aterro, ou então, para a caixa coletora de um

bueiro de greide. As sarjetas devem ser construídas em todos os cortes a margemdos acostamentos. Quanto à forma, podem ser adotadas seções triangulares,retangulares ou trapezoidais, como pode ser observado nas Figuras 6, 7 e 8, aseguir.



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Figura 6: Sarjeta com seção triangular (DNIT, 2006).

Segundo o Manual de Drenagem (2006), os limites de valores da distância da

borda do acostamento ao fundo da sarjeta (L1), situam-se entre os valores de 1,0 a2,0 metros, de acordo com a seção de vazão necessária. Caso a seção da vazão

ainda for insuficiente, deverá então ser adotada seção tipo trapezoidal ou retangular.

Figura 7: Sarjeta com seção retangular (DNIT, 2006).



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Figura 8: Sarjeta com seção trapezoidal (DNIT, 2006).

Em relação ao material utilizado para sua confecção, pode vir a ser utilizado oconcreto (Figura 9), alvenaria de tijolo, alvenaria de pedra argamassada, pedraarrumada ou revestimento vegetal.

Figura 9: Sarjeta do tipo meio-fio simples de concreto (Rodovia BR040, 2013).



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4.3.4. Sarjeta de aterro

Esse dispositivo tem a função de conduzir as águas precipitadas sobre o

pavimento até um local de deságue seguro, evitando desta forma a ocorrência deerosão na borda da via e/ou no talude do aterro. Geralmente esse dispositivo éconstruído em locais onde: a velocidade das águas que estão sobre a pistaprovoque erosão na mesma e em trechos onde, em conjunto com a terraplenagem,for mais econômica a utilização de sarjetas. Quanto a sua forma geométrica, elapode adquirir as mesmas que são utilizadas nas sarjetas de corte, que são asseções triangulares, as retangulares e as trapezoidais; além disso, podem ser

complementadas com mais dois tipos que são: meio-fio simples e meio-fio-sarjetaconjugados, como mostrados nas Figuras 10 e 11, respectivamente. Em relação aomaterial utilizado para a confecção das sarjetas, pode-se utilizar concreto cimento,concreto betuminoso, solo betume, solo cimento e solo.

Figura 10: Sarjeta de aterro do tipo meio-fio simples (DNIT, 2006).



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Figura 11: Sarjeta de aterro do tipo meio-fio conjugados (DNIT, 2006).

4.3.5. Sarjeta de canteiro central

São dispositivos com a função de captar as águas provenientes tanto daspistas quanto do canteiro central e conduzi-las longitudinalmente até seremcaptadas por caixas coletoras de bueiros de greide (Figura 12).

As seções adotadas nesses dispositivos são em geral triangulares, como a

demonstrada na Figura 13. Porém podem adquirir outras formas geométricas como,por exemplo, trapezoidal.

Figura 12: Sarjeta de canteiro central desaguando em uma Caixa Coletora (Rodovia BR040, 2013).



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Figura 13: Sarjeta de canteiro central (Rodovia BR040, 2013).

4.3.6. Descida d’água

São dispositivos complementares responsáveis por conduzir as águasprovenientes dos taludes de corte até a sarjeta de corte ou até as caixas coletoraslocalizadas em locais específicos de forma a evitar o acúmulo de água ao longo davia. Quando as águas forem provenientes de taludes de aterro, nos pontos maisbaixos da via as águas captadas serão conduzidas através das descidas d’água até

o terreno natural a beira da estrada.

As descidas d’ água podem ser de dois tipos: rápidas ou em degraus (Figuras14 e 15). A escolha de cada uma se dá através da escolha do projetista, apósanálise do terreno a qual a mesma será instalada, de forma a não causar erosão.

Elas podem ser retangulares, semicirculares ou em tubos, sendo aconselhável autilização de peças pré-moldadas para a execução desse dispositivo.



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Figura 14: Descida d'água em degraus ligada a uma Caixa Coletora (Rodovia BR040, 2013).

Figura 15: Descida d'água em degraus (Av. Deusdedith Salgado - Juiz de Fora, 2013).

4.3.7. Saída d’água

São dispositivos de transição que levam as águas provenientes das sarjetas eas encaminham para tubulações ou outro dispositivo de drenagem de forma rápida esegura, sem causar danos à via. São localizadas nas bordas do greide, como noexemplo da Figura 16, em locais onde ocorre o maior acúmulo de água em cima docorpo estradal, e são usados em pontes, pontilhões e viadutos, onde também se faznecessário a utilização deste dispositivo.



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Figura 16: Saída d'água (Rodovia BR040, 2013).

4.3.8. Caixas coletoras

São dispositivos que possuem diversas funções, dentre as quais podemoscitar:

coletar as águas provenientes das sarjetas;

coletar as águas provenientes de áreas situadas a montante de bueirosde transposição de talvegues, permitindo sua construção abaixo do terreno natural;

coletar as águas provenientes das descidas d’água de cortes,

conduzindo-as ao dispositivo de deságue seguro;

possibilitar mudanças de dimensão de bueiros, de sua declividade e

direção ou ainda quando a um mesmo local concorre mais de um bueiro;

permitir a inspeção de condutos que por elas passam, com o objetivode verificação de sua funcionalidade e eficiência.

De acordo com a função do dispositivo ele pode ser denominado de: caixascoletoras, caixa de inspeção ou caixas de passagem.

Caixas coletoras podem localizar-se em terreno natural, junto ao pé do aterro,quando se deseja construir bueiro de transposição de talvegue abaixo da cota do



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terreno, sendo, portanto, inaplicável o bueiro convencional; nas extremidades doscomprimentos críticos das sarjetas de corte, conduzindo as águas para o bueiro degreide ou coletor longitudinal; nos canteiros centrais das rodovias com pista dupla e

em qualquer lugar onde seja necessário captar águas superficiais, e conduzi-laspara os bueiros.

Caixas de passagem serão encontradas em locais onde ocorra a chegada demais de um bueiro ou quando houver necessidade de mudar a dimensão,declividade ou direção dos mesmos.

Caixas de inspeção existirão em locais destinados a vistoria dos condutosconstruídos com a intenção de se verificar a eficiência e conservação destedispositivo e nos trechos com drenos profundos com o objetivo de vistoriar seufuncionamento.

4.3.9. Bueiros de greide

Esse dispositivo será abordado mais a frente neste trabalho, em uma visão

mais detalhada, então basicamente pode-se dizer que são dispositivos que possuema função de captar as águas dos dispositivos de drenagem superficial e conduzi-lasaté um local seguro de deságue. Esse dispositivo pode ser construído tantotransversalmente como longitudinalmente (Figura 17) em relação à rodovia e quantoao material utilizado para sua confecção pode ser concreto ou metálico.



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Figura 17: Bueiro de Greide situado longitudinalmente em relação à Rodovia (Rodovia BR040, 2013).

4.3.10 Dissipadores de energia

São dispositivos utilizados com a função de dissipar a energia acumuladadurante o fluxo de água, reduzindo desta forma a velocidade da água através dodispositivo de drenagem ou durante o deságue da água no terreno natural. Essedispositivo pode ser classificado como dissipadores localizados (bacia deamortecimento) ou dissipadores contínuos. O primeiro geralmente é utilizado nospés das descidas d’água nos aterros; na boca de jusante dos bueiros e em pontos

de passagem corte-aterro . Já o segundo é utilizado em descidas d’água, na forma

de degraus, e também ao longo do aterro.

4.3.11 Escalonamento de taludes (banquetas)

Esse dispositivo tem como função evitar que as águas precipitadas sobre aplataforma e sobre os taludes, atinjam uma velocidade acima dos limites de erosãodos materiais que os compõe. As banquetas neste caso são providas de dispositivosde captação das águas, sarjetas de banquetas, que conduzirão as águas aodesague seguro.



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4.4. Drenagem de Transposição de Talvegues

Segundo o Manual de Drenagem (2006), talvegue, significa a linha que com o

decorrer do tempo fica na parte mais profunda de um rio ou um vale, para venceresses possíveis obstáculos pode-se recorrer à construção de bueiros, pontes epontilhões de acordo com a necessidade de cada local. Veremos abaixo cada umdesses três dispositivos.

4.4.1. Bueiros

Os bueiros são dispositivos que têm por objetivo permitir a transposição detalvegues atingidos pela rodovia ou proporcionar condições de passagem de fluxosd’água superfi ciais para o lado da jusante. Os bueiros são classificados pelo DNITem duas categorias (Figura 18):

Bueiro de greide que são bueiros nos quais a entrada d’água é normalmente

feita através de caixas coletoras e são empregados para permitir a transposição defluxos d’água coletados por dispositivos de drenagem superficial, notadamente,

sarjetas. Podem coletar os fluxos provenientes de talvegues naturais ou ravinasinterceptadas pela rodovia em segmentos de corte;

Bueiro de grota que são bueiros que se instalam no fundo dos talvegues. Nocaso de obras mais significativas correspondem a cursos d’água permane ntes econsequentemente, obras de maior porte. E também conduz as águas de córregos ecanais já existentes.



21

Figura 18 : Bueiros de greide e Bueiros de grota

Os bueiros devem dispor de seção de escoamento seguro de deflúvios, o querepresenta atender às descargas de projeto calculadas para períodos de recorrênciapreestabelecidos. Para o escoamento seguro e satisfatório, o dimensionamento

hidráulico deve considerar o desempenho dos bueiros com velocidade deescoamento adequada, além de evitar a ocorrência de velocidades erosivas, tantono terreno natural, como na própria tubulação e dispositivos acessórios.

Os tubos de concreto para bueiros devem ser do tipo e dimensões indicadasno projeto e de encaixe tipo e bolsa ou macho e fêmea, obedecendo às exigênciasda NBR 8890 – Tubo de concreto armado, de seção circular, para esgoto sanitário,da ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas.

Em relação à forma, estes dispositivos podem ser: Bueiros Tubulares: quandoa seção do mesmo for circular; Bueiros Celulares: quando a seção do mesmorepresentar um quadrado ou um retângulo e Bueiros Especiais: quando apresentaruma geometria diferente, como por exemplo, um arco ou uma elipse.

Quanto ao número de linhas estes dispositivos podem ser classificados como

simples quando possuírem somente uma linha de tubos (Figura 19) ou duplos



22

(Figura 20) e triplos quando possuírem duas ou três linhas de tubos. Além desseslimites recomendam-se obras de maior porte como pontilhões e pontes.

Figura 19: Bueiro Simples (http:// www.3becnst.eb.mil.br)

Figura 20: Bueiro Múltiplo (http:// www.meionorte.com)

Para a confecção de um tubo destinado a drenagem de rodovia pode serutilizado tubos de concreto simples ou armado, porém obedecendo sempre aoprojeto-tipo estabelecido pelo DNIT, onde os mesmos são confeccionados emformas metálicas e adensados por vibração ou então pode ser utilizados tubosmetálicos que devem ser fabricados segundo normas estabelecidas pela American Association of State Highway and Transportation Officials - AASHTO e AmericanSociety for Testing and Materials - ASTM além de serem revestidos de forma a evitar

a corrosão dos mesmos devido às condições ambientais a que os mesmos serãosubmetidos.



23

Quanto à esconsidade destes dispositivos, têm-se duas classificações, quesão para bueiros normais: quando o eixo do bueiro formar um ângulo de 90º com oeixo da rodovia ou então para bueiros esconsos: quando o eixo longitudinal do

bueiro fizer um ângulo diferente de 90º com o eixo da rodovia.

Os dispositivos de drenagem constituem uma das partes mais importantesdurante a execução de uma estrada, visto que, sem ela a água rapidamente irádestruir todo o trabalho que foi feito. Os locais mais comuns para a instalação dosbueiros são:

i. sob os aterros, onde se procura neste caso lançar o bueiro na linha dotalvegue; não sendo isto possível, deslocar o talvegue para uma locação queobrigará o desvio ou a retificação do canal natural, em certa extensão, amontante e a jusante. Outra opção é procurar uma locação que afaste o eixodo bueiro o mínimo possível da normal ao eixo da rodovia, com as devidasprecauções para os deslocamentos dos canais de entrada e saída d’água do

bueiro;ii. nas bocas de corte quando o volume d’água dos dispositivos de drenagem

(embora previstos no projeto) for tal que possa erodir o terreno natural nesseslocais;

iii. nos cortes de seção mista quando a altura da saia de aterro não for muitoelevada, ou quando a capacidade das sarjetas for insuficiente. Nestes casos,não se trata mais de transposição de talvegues, e sim de bueiros de greide(drenagem superficial).

Em um projeto, os elementos a definir são:

a) Área da seção de vazão que é determinada a partir da descarga dabacia a ser drenada.

b) Comprimento da obra, total, a montante e a jusante que sãodeterminados a partir do levantamento topográfico e respectiva planta, com curvasde nível de metro em metro em grau de detalhamento.



24

c) Declividade, após a escolha da posição do bueiro considerar que,normalmente, a declividade do corpo deve variar de 0,4 a 5%. Se a declividadesuperar 5 %, projetar o bueiro em degraus e fazer o berço com dentes de fixação no

terreno. Quando a velocidade do fluxo na boca de jusante for superior àrecomendada para a natureza do terreno natural, prever-se bacias deamortecimento.

d) Recobrimento do bueiro que deverá obedecer as seguintesdeterminações:

em qualquer tipo de bueiro tubular o recobrimento é de uma vez e meiao diâmetro externo do tubo, sendo valor minimo usual de 60 cm;

as alturas máximas de aterro para os tubos de concreto, de acordocom sua forma de assentamento, dependem da capacidade de carga do tubo usado;

nos bueiros tubulares de concreto o valor mínimo do recobrimento seráde 1,5 vezes o diâmetro nominal do tubo a partir da geratriz superior do mesmo;

nos bueiros celulares os recobrimentos são os indicados pelo projetogeométrico para os quais a laje superior foi calculada com carga estática. O valormínimo é o recomendado para a boa execução do aterro e das camadas dopavimento;

Os bueiros celulares, de acordo com o projeto geométrico, poderãoadmitir como recobrimento apenas a camada de revestimento do pavimento,

adotando-se nestes casos as medidas necessárias à boa aderência entre ela e alaje dos bueiros.

e) Esconsidade que é determinada pela posição do talvegue em relação anormal ao eixo da estrada, não é recomendado valores superiores a 45º para aesconsidade de bueiro.

f) Dispositivos de captação (bocas, caixas, etc.) e de dispersão (valas,descidas d’água, bacias de amortecimento, etc. ).



25

Na definição desses elementos tornam-se necessárias informações locaisoriginárias de outras áreas de projeto de rodovia como:

Levantamento topográfico e Geometria do corpo estradal;

Descarga de projeto, que é obtida pelos estudos hidrológicos segundométodos próprios, tendo em vista a área da bacia hidrográfica a drenar e oselementos pluviométricos disponíveis. Os tempos de recorrência (TR) para oscálculos da descarga de projeto dos bueiros deverão ser fixados levando-se emconta o risco a temer quando à destruição da obra.

Os estudos geotécnicos que devem ser feitos através de sondagens,se necessário, para avaliação da capacidade de suporte do terreno natural,principalmente nos casos de aterros altos e nos locais de presumível presença desolos compressíveis.

Após a determinação da descarga de projeto, os bueiros deverão serdimensionados ou verificados em sua eficiência, considerando-os como canal ou

orifício. Para dimensionamento do bueiro trabalhando como canal o tempo derecorrência é TR = 15 anos e para verificação do bueiro trabalhando como orifício,TR = 25 anos;

O valor da carga hidráulica fica limitado pela velocidade máxima compatívelcom a de erosão das paredes do bueiro e do terreno natural (sem bacia deamortecimento); e pela cota do reforço do subleito, material de que é constituído oaterro e ainda a existência de zonas que não possam ser inundadas a montante.

A velocidade mínima de escoamento d’água no bueiro f ica limitada pelaprobabilidade de sedimentação das partículas carreadas.



26

4.4.1.1. Dimensionamento do Bueiro como canal

Grandezas hidráulicas de bueiros tubulares

Figura 21: Grandezas Hidráulicas do Bueiro Tubular (DNIT, 2006).

Área molhada:

(1)

Perímetro molhado:

(2)

Raio Hidráulico:

(3)

Profundidade hidráulica:

(4)

Grandezas hidráulicas de bueiros celulares

Figura 22: Grandezas Hidráulicas do Bueiro Celular (DNIT, 2006).



27

Área molhada:

(5)

Perímetro molhado:

(6)

Raio hidráulico:

(7)

Profundidade hidráulica:

(8)

Segundo DNIT (2006), o dimensionamento como canal deverá ser feito pelafórmula de Manning associada à Equação da Continuidade.

- Fórmula de Manning

(9)

Onde:

V = velocidade de escoamento (m/s);

R = raio hidráulico (m);

I = declividade do bueiro (m/m);

n = coeficiente de rugosidade de Manning (adimensional).

O raio hidráulico é obtido pela expressão:

(10)



28

Onde:

R = raio hidráulico (m);

A = área da seção molhada (m²);

P = perímetro molhado (m).

Figura 23: Esquema de cálculo do perímetro molhado e área molhada de um tubo circular (DNIT,2006).

- Equação da Continuidade

(11)

Onde:

Q = vazão do bueiro (m³/s);

A = área da seção molhada (m²);


Das equações anteriores resulta:

(12)



29

Assim, no caso de bueiro dimensionado como canal a vazãoadmissível é função da:

declividade do bueiro; coeficiente de rugosidade do tubo, de acordo com a tabela de Manning; raio hidráulico;

área da seção de vazão.

Quando o bueiro for dimensionado trabalhando como canal deverá ser levadoem conta em que o escoamento poderá verificar-se segundo o fluxo supercrítico,

critico e subcrítico. Sempre que as condições permitirem os bueiros deverão serdimensionados de acordo com a teoria do fluxo crítico.

A energia especifica da água escoando em um bueiro é a energia total daunidade de peso d’água em relação ao fundo da obra, tomando como plano de

referência. Nessas condições a energia especifica será a soma da energia cinética eda pressão estática ou de pressão, correspondente à profundidade d’água. A

expressão da energia será então:

(13)

Onde:

E = energia específica (J/N);


g = aceleração da gravidade (m²/s);

h = profundidade do líquido (m).

Denomina-se fluxo crítico aquele que se verifica com a energia específicamínima, ou seja, para “ E = mínimo”. A velocidade e profundidade verificada para

Emínimo (Ecrítico = Ec), ou seja, para o fluxo crítico, denomina-se velocidade crítica (Vc)e profundidade crítica (hc).



30

A. Expressões do fluxo Crítico para Bueiros Circulares

Para a condição de E c = D tem se:

(14)

(15)

(16)

Vazão crítica:

(17)

Velocidade crítica:

(18)

Declividade crítica:

(19)

Igualando e , encontra-se

como solução = 4,0335 rad que corresponde a um tirante crítico dc = 0,716 D.

Substituindo-se o valor de nas equações acima, chega-se nas fórmulasfinais para o dimensionamento dos bueiros tubulares no regime critico:

(m³/s) (20)

(m/s) (21)

(m/m) (22)



31

Esses valores são apresentados na Tabela 1 para as dimensões usuais dosbueiros BSTC (Bueiro simples tubular de concreto), BDTC (Bueiro duplo tubular deconcreto) e BTTC (Bueiro triplo tubular de concreto) e na Tabela 2 para as

dimensões usuais dos bueiros BSTM (Bueiro simples tubular metálico).

Tabela 1: Vazão, velocidade e declividade crítica de bueiros tubulares de concreto trabalhando comocanal (ec = d) (DNIT, 2006).



32

Tabela 2: Vazão, velocidade e declividade crítica de bueiros circulares metálicos trabalhando comocanal (ec = d) (DNIT, 2006).

Nessas expressões “D” é o diâmetro expresso em metros, sendo A c, Rc, Vc,Qc e Ic respectivamente a área da seção molhada, raio hidráulico, velocidade, vazãoe declividade crítica. Verifica-se que a declividade crítica depende também do

coeficiente de rugosidade de Manning, ou seja, em última análise da natureza dasparedes do bueiro (concreto, metálico, etc.).



33

B. Expressões do fluxo Crítico para Bueiros Celulares

Para a condição de E c = H tem se:

(m²) (23)

(m) (24)

Velocidade crítica:

(m/s) (25)

Vazão crítica:

(m³/s) (26)

Declividade crítica:

(m/m) (27)

Quando a célula for quadrada B = H = L (lado), resulta:

(m/s) (28)

(m³/s) (29)

(m/m) (30)

Estes valores são apresentados na Tabela 3 para as dimensões usuais dosbueiros BSCC (Bueiro simples celular de concreto), BDCC (Bueiro duplo celular deconcreto) e BTCC (Bueiro triplo celular de concreto)



34

Tabela 3: Vazão, velocidade e declividade crítica de bueiros celulares de concreto trabalhando comocanal (ec = d) (DNIT, 2006)

Onde B, H (base e altura da seção) e L (lado da seção quadrada) são dadosem metros e , e Ic são a vazão, velocidade e declividade crítica. Verifica-se aindaque também nos bueiros celulares a declividade é função do coeficiente derugosidade das paredes.

Com referência à declividade dos bueiros que funcionam como canal, deveráser observado o seguinte:

quando a declividade do terreno natural for superior à declividadecrítica, isto é, I > Ic a vazão admissível deverá ser calculada para I c;

quando a declividade do terreno for inferior à declividade critica, avazão admissível deverá ser calculada para I.



35

Quando o valor da declividade for acentuado acarretando uma velocidade deescoamento muito elevada, este inconveniente poderá ser evitado pela reduçãodaquele valor, de acordo com as alternativas seguintes:

pela construção de uma caixa coletora profunda a montante do bueiro,em geral da boca, abaixando- se desse modo a cota de entrada d’água;

pela colocação da boca de jusante no talude do aterro natural,projetando-se neste caso uma descida d’água.

Quando o bueiro só puder ser implantado com declividade inferior à critica (I <Ic), diz-se que o fluxo no seu interior é subcrítico e a obra trabalha parcialmentecheia. Neste caso, a aplicação da fórmula de Manning associada à Equação daContinuidade, conforme a exposição feita no item 3.3.2.1.1, conduz às seguintesequações:

C. Expressões do Fluxo Subcrítico nos Bueiros Tubulares

(31)

(32)

Onde:


Q = vazão admissível na valeta (m³/s);

D = diâmetro do tubo (m);

I = declividade da obra (m/m);

n = coeficiente de rugosidade das paredes do bueiro;

= ângulo central correspondente ao tirante “d” (radianos);



36

Fazendo-se:

(33)

(34)

As expressões da velocidade e da vazão assumem a forma seguinte:

(35)

(36)

D. Expressões do Fluxo Subcrítico nos Bueiros Celulares

(37)

(38)

Onde:


Q = vazão admissível na valeta (m³/s);

B = largura do bueiro (m);

d = altura da lâmina d’água (m);

I = declividade da obra (m/m);

n = coeficiente de rugosidade das paredes do bueiro;

Da mesma forma, as expressões:

(39)



37

(40)

São calculadas a partir da fixação de “B” para valores entre 1,0m e 3,0m.

Dessa forma, as expressões da velocidade e da vazão assumem a seguinte forma:

(41)

(42)

4.4.1.2. Dimensionamento do bueiro como orifício

Diz-se que um bueiro trabalha como orifício (Figura 24)quando o nível d’água

a montante (Hw) atende à condição:

Hw ≥ 1,2D ou H w ≥ 1,2H

Sendo “D” o diâmetro e “H” a altura do bueiro.

Figura 24: Bueiro trabalhando como orifício (DNIT, 2006).

Diz-se, nesse caso que a vazão depende de sua carga a montante, vale dizer,da diferença de cotas dos níveis d’água a montante e a jusante, sendo independenteda rugosidade das paredes, do comprimento e da declividade do bueiro.

O dimensionamento do bueiro baseia-se na expressão da velocidade deescoamento como orifício associada à Equação da Continuidade.



38

Figura 25: Carga hidráulica a montante de um bueiro trabalhando como orifício (DNIT, 2006).

(43)

Onde:

V = velocidade do fluxo na seção contraída (m/s);

C1 = coeficiente de velocidade (adimensional);

g = aceleração da gravidade (adotar 9,81 m/s²);

h = carga hidráulica a montante (m).

Equação da Continuidade:

Q = Ac x V (44)

Onde:

Q = vazão (m³/s);

Ac = área da seção contraída (m²);

V = velocidade do fluxo na seção contraída (m/s);



39

A área da seção contraída é obtida a partir da área total do bueiro (A) e docoeficiente de contração (C2) de acordo com a seguinte relação:

Ac = A x C2 (45)

Levando-se em conta a Equação da Continuidade, a expressão da velocidadee o coeficiente do orifício, pode-se escrever:

C2 x C1 x (46)

O produto do coeficiente de velocidade “C 1” (variando entre 0,97 e 0,98) pelo

coeficiente de contração “C 2” (variando entre 0,62 e 0,64) é denominado decoeficiente de orifício (c):

c = C2 x C1 (47)

Daí resulta a expressão para o dimensionamento:

c x (48)

Os valores geralmente adotados para o coeficiente de orifício (ou vazão) eaceleração da gravidade são:

c = 0,63 (adimensional) e g = 9,81 m/s²

Verifica-se que no dimensionamento dos bueiros trabalhando como orifícios, avazão admissível é função da seção da obra, da forma de entrada (orifício), da

descarga hidráulica e da aceleração da gravidade, sendo, entretanto, independe darugosidade das paredes dos bueiros e de sua declividade.

Para Bueiros Tubulares de Diâmetro “D”

Vazão:

(m³/s) (49)



40

Velocidade:

(m/s) (50)

Para Bueiros Celulares de “B x H” (base x altura)

Vazão:

(m³/s) (51)

Velocidade:

(m/s) (52)

Chamando “L” o comprimento do bueiro e “D” o seu diâmetro, Manning

recomenda para L/D = 75 e L/D = 100, respectivamente, os coeficientes de vazão0,588 e 0,548. Esses dois valores para o diâmetro do bueiro de 1,0 metrorepresentam alturas de aterro de, respectivamente, 20 e 30 metros.

Em resumo, os Coeficientes de Vazão “c”, para o caso dos bueiros tubulares,segundo Manning são os seguintes:

Tabela 4: Coeficientes de Vazão para bueiros tubulares segundo Manning (DNIT, 2006).



41

Tabela 5: Vazão, velocidade e carga hidráulica de bueiros tubulares trabalhando como orifício(c = 0,63) (DNIT, 2006).

Tabela 6: Vazão e velocidade dos bueiros celulares trabalhando como orifício para cargas hidráulicasem relação à altura do bueiro (DNIT, 2006).

*A Velocidade excede o valor limite de erosão do concreto (4,5 m/s),significando nesses casos que a vazão do bueiro corresponderá à carga hidráulicaque satisfaça a velocidade admissível, ou substituição por material compatível comtal velocidade.



42

Tabela 7: Velocidades máximas admissíveis para a água (DNIT, 2006).

4.4.2. Pontes

De acordo com Freitas (1978), chama-se “ponte” a uma obra destinada a

manter a continuidade de uma via de comunicação qualquer, através de umobstáculo natural ou artificial, com características de não interromper totalmenteesse obstáculo. Em sentido restrito, o termo ponte é utilizado quando o obstáculotransposto pela obra é representado, de forma predominante, pela água. É o casodo cruzamento de rios, canais, trechos de mar e lagos.

Seus elementos estruturais são constituídos pela infraestrutura,mesoestrutura e superestrutura, onde a primeira é composta por elementos quepossuem a função de receber as cargas aplicadas na superestrutura, móveis e fixas,através da mesoestrutura e transmitir as mesmas para o solo. Fazem parte dainfraestrutura: sapatas ou blocos, blocos de coroamento, estacas e tubulões e asvigas de ligação. A segunda é uma estrutura intermediária que recebe cargasverticais e horizontais, transmitindo-as da super para a infraestrutura, sendo a

mesma composta por pilares, vigas travessas e cortinas. Por fim a superestruturaque recebe diretamente as cargas aplicadas na ponte, sendo ela constituída por:



43

faixas de rolamento, passeio, guarda corpo, guarda rodas, revestimento, laje central,laje em balanço, vigas principais ou longarinas e as vigas secundárias outransversinas.

Este dispositivo de transposição de talvegue pode ser classificado de diversasmaneiras, dentre elas:

Quanto a sua finalidade: podendo o mesmo ter a finalidade de servir ao setorrodoviário, ferroviário ou rodoferroviário, permitindo sempre a passagem depedestres.

Quanto ao material que é utilizado para sua construção, tem-se a madeiracomo o primeiro material a ser utilizado para a confecção de pontes. A pedra foiprovavelmente o segundo material a ser utilizado, agora de forma intencional. Maistarde vieram as pontes metálicas (Figura 26), compostas de ferro e aço e as deconcreto armado (Figura 27) e protendido.

Figura 26: Ponte Metálica (http://www.tp1.com.br/)



44

Figura 27: Ponte de concreto (http://www.panoramio.com/)

4.4.3. Pontilhões

Segundo o Manual de Drenagem (2006), os pontilhões são obras usadas paraa transposição de talvegues nos casos em que, por imposição da descarga deprojeto ou do greide projetado, não possam ser construídos bueiros. O processo de

construção de um pontilhão (Figuras 28 e 29) segue o mesmo roteiro pré-designadopara execução de uma ponte, onde a principal diferença entre ambas consiste naextensão, tendo os pontilhões vãos até dez metros.

Figura 28: Pontilhão em fase de construção (http://www.construtorafochessato.com.br/)



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Figura 29: Pontilhão (http://www.construtorafochessato.com.br/)



46

5. O PROJETO EM ESTUDO: RODOVIA MUNICIPAL QUEINTERLIGA A RODOVIA MG-457 AO MUNICIPIO DE PASSA

VINTE/MG Apresentam-se, a partir de informações coletadas no Projeto Executivo de

Engenharia Rodoviária para Pavimentação da Rodovia Municipal de PassaVinte/MG, as considerações técnicas sobre a pesquisa desenvolvida, intituladaAvaliação do Projeto de Drenagem de Transposição de Talvegues da RodoviaMunicipal que interliga a Rodovia MG-457 ao Município de Passa Vinte/MG.

Procurou-se estabelecer avaliação crítica com base nos procedimentosmetodológicos geralmente empregados na prática profissional da engenharia para aelaboração do projeto e dimensionamento dos dispositivos de drenagem rodoviária(diretrizes contidas no Manual de Drenagem de Rodovias/DNIT, 2006, e nodocumento intitulado Álbum de Projetos-Tipo de Dispositivos de Drenagem/DNIT,2010).

5.1. Características do Empreendimento Rodoviário Urbano5.1.1. Localização e descrição

O espaço geográfico onde está implantada a obra em estudo caracteriza-setopologicamente como uma região de topografia montanhosa a ondulada, comopode ser observado na Figura 30. Situada próxima a Serra da Mantiqueira, a rodoviamunicipal de Passa Vinte se desenvolve a partir da Rodovia MG-457 próximo ao

município de Santa Rita de Jacutinga e vai até o município de Passa Vinte (Figura31). Com isso essa rodovia é caracterizada por fazer a ligação entre os municípiosdas mesorregiões da Zona da Mata e do Sul/Sudoeste de Minas Gerais. E suaimportância se dá pelo fato de ser um importante acesso entre as cidades do Sul deMinas e do Sul Fluminense devido ao turismo e principalmente no escoamento daprodução agropecuária.

Anteriormente ao inicio das obras, as condições da via eram de ruim apéssimas e sua conservação era precária, o que causava sérios prejuízos aos



47

motoristas que por ali trafegavam e aos passageiros, já que muitos veículos (ônibusprincipalmente) quebravam no caminho e comprometiam o tempo da viagem e oescoamento de produtos regionais.

Figura 30: Vista aérea da região de Passa Vinte mostrando a superfície topográfica da área. (GoogleEarth, 01/04/2013).

Figura 31: Vista aérea da Rodovia Municipal que interliga a Rodovia MG-457 ao município de Passa-Vinte/MG. (Google Earth, 01/04/2013).



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5.1.2. Características da via após a execução do projeto de reforma

As Tabelas a seguir apresentam de forma sucinta as características do

projeto de reforma da rodovia em estudo.Tabela 8: Características da seção transversal da via em estudo. (Fonte: Projeto Executivo de

Engenharia Rodoviária para Pavimentação da Rodovia Municipal de Passa Vinte/MG).

CARACTERÍSTICAS DA SEÇÃO TRANSVERSAL

CARACTERÍSTICAS VALORES

Largura da pista de rolamento 3,50

Largura do acostamento (faixa de segurança) 0,00 / 1,20Largura do dispositivo de drenagem 0,00 / 1,00

Abaulamento transversal da plataforma 3%

Superelevação máxima 8%

Inclinação dos taludes de corte 2/3

Inclinação dos taludes de aterro 3/2

Largura da faixa de domínio total 30m

Tabela 9: Características do traçado em planta da via em estudo. (Fonte: Projeto Executivo deEngenharia Rodoviária para Pavimentação da Rodovia Municipal de Passa Vinte/MG).

CARACTERISTICAS DO TRAÇADO EM PLANTA

CARACTERISTICAS DESENVOLVIMENTOOU EXTENSÃO (m) PORCENTAGEM (%)

Extensão em tangente 9.937,02 39,75

Extensão em curva 15.064,41 60,25Total 25.001,43 100,00



49

Tabela 10: Características do traçado da via em estudo. (Fonte: Projeto de Engenharia Rodoviáriapara Pavimentação da Rodovia Municipal de Passa Vinte/MG).

CARACTERÍSTICAS DO TRAÇADO VALORESRaio mínimo de curvatura horizontal 25,00

Frequência de raio mínimo 1

Número total de curvas horizontais 187

Número de curvas por quilômetro 7,48

Tabela 11: Características do traçado em perfil da via em estudo. (Fonte: Projeto de EngenhariaRodoviária para Pavimentação da Rodovia Municipal de Passa Vinte/MG).

CARACTERISTICAS DO TRAÇADO EM PERFIL VALORESRampa máxima (%) 22,00Rampa mínima (%) -Extensão máxima da maior rampa (m) 60,00Extensão máxima da menor rampa (m) 25,72Extensão em curvas (m) 12.595,00

Tabela 12: Detalhamento dos raios da via em estudo. (Fonte: Projeto de Engenharia Rodoviária paraPavimentação da Rodovia Municipal de Passa Vinte/MG).

RAIO (m)FREQUÊNCIA DESENVOLVIMENTO

ABSOLUTA RELATIVA(%) ABSOLUTO RELATIVO

(%) 5 < R ≤ 100 58 31,02 2.976,90 19,76

100 < R ≤ 200 69 36,90 6.361,87 42,23

200 < R ≤ 300 33 17,65 3.502,25 23,25300 < R ≤ 400 13 6,95 1.108,42 7,36400 < R ≤ 500 4 2,14 480,67 3,19500 < R ≤ 600 1 0,53 131,15 0,87600 < R ≤ 700 1 0,53 70,45 0,47700 < R ≤ 800 - - - -800 < R ≤ 900 2 1,07 111,76 0,74

900 < R ≤ 1000 - - - -1000 < R ≤ 2000 3 1,60 154,61 1,03

R > 2000 3 166,33TOTAL 187 98,395721 15.064,41 98,895887



50

Tabela 13: Detalhamento das extensões dos aclives e declives da via em estudo. (Fonte: Projeto deEngenharia Rodoviária para Pavimentação da Rodovia Municipal de Passa Vinte/MG).

(%) EXTENSÃO DOS ACLIVES EXTENSÃO DOS DECLIVESABSOLUTA(m)

RELATIVA(%)

ABSOLUTA(m) RELATIVA (%)

0 < % ≤ 1 1.396,00 22,00 1.735,80 28,641 < % ≤ 2 890,00 14,02 535,00 8,832 < % ≤ 3 575,00 9,06 240,00 3,963 < % ≤ 4 630,00 9,93 540,00 8,914 < % ≤ 5 300,00 4,73 404,55 6,68

5 < % ≤ 6 25,00 0,39 705,00 11,636 < % ≤ 7 715,00 11,27 175,00 2,897 < % ≤ 8 355,00 5,59 355,08 5,868 < % ≤ 9 355,00 5,59 685,00 11,30

9 < % ≤ 10 155,00 2,44 515,00 8,5010 < % ≤ 11 430,00 6,78 75,00 1,2411 < % ≤ 12 280,00 4,41 60,00 0,9912 < % ≤ 13 180,00 2,84 35,00 0,5813 < % ≤ 14 60,00 0,95 - -14 < % ≤ 15 - - - -

TOTAL 6.346,00 100,00 6.060,43 100,00

Tabela 14: Características operacionais da via em estudo. (Fonte: Projeto de Engenharia Rodoviáriapara Pavimentação da Rodovia Municipal de Passa Vinte/MG).

CARACTERÍSTICAS OPERACIONAIS VALORES

Classe IV

Velocidade diretriz 40 Km/h / 60 Km/h

Distância de visibilidade de ultrapassagem (m) 270mNúmero equivalente “N” eixo padrão de 8,2 t - 10 anos(2007) 1,02 x 105

Tipo de superfície de rolamento TratamentoSuperficial Duplo

Volume médio diário – Ano de abertura (2008) / Ano final vida útil

(2017) 170 / 222 veículos



51

5.1.3. Estudos de engenharia realizados

A seguir serão sucintamente descritos os principais dados pesquisados para a

avaliação e comparação do Projeto de Drenagem de Transposição de Talvegues daRodovia Municipal que interliga a Rodovia MG-457 ao Município de PassaVinte/Minas Gerais, nas estacas 108+14 (Anexo 1), 163+13 (Anexo 2), 293+00(Anexo 3), 310+05 (Anexo 4), 513+12 (Anexo 5), 638+6,35 (Anexo 6) e 910+14(Anexo 7) na perspectiva de subsidiar esse Estudo.

5.1.3.1. Estudos Hidrológicos

Foram adotados os parâmetros característicos das mesorregiões da Zona daMata e do Sul/Sudoeste por se situar entre elas.

Pluviometria e clima

- Pluviosidade

A altura anual média da precipitação situa-se em torno de 1736 mm. Adistribuição das precipitações é variável ao longo do ano, destacando-se, entretanto,uma maior concentração das chuvas no inicio e no fim de cada ano, quando asalturas das precipitações atingem valores da ordem de grandeza de 300 mm pormês. A Figura 32 mostra o gráfico com as temperaturas Mínima, Máxima ePrecipitação da estrada de Passa Vinte retiradas de uma série de dados de 30 anose a Figura 33 mostra esses valores.



52

Figura 32: Gráfico com as temperaturas Mínima, Máxima e Precipitação da estrada de PassaVinte/MG. (http://www.climatempo.com.br/climatologia/3915/passavinte-mg)

Figura 33: Valores das temperaturas Mínima, Máxima e Precipitação da estrada de Passa Vinte/MG.(http://www.climatempo.com.br/climatologia/3915/passavinte-mg)

- Temperatura

A média anual é de 18,8ºC. A média mensal varia durante o ano entre o valor

mínimo de 12,0ºC, em junho e julho, e o valor máximo de 25,0ºC, em outubro.



53

A temperatura máxima é, em média, 22,0ºC, no inverno, e 24,0ºC no verão,enquanto a mínima oscila entre 12,0ºC e 13,0ºC, no inverno, e 17,0ºC, no verão.

- Classificação climática

Segundo o Projeto Final e Revisão / Melhoramento de Projeto de EngenhariaRodoviária para Pavimentação do Trecho: Passa Vinte – Entrº MG/457, o clima éclassificado no sistema Koppen, como sendo do tipo Cw (Clima seco e chuvas deverão), caracterizando-se por ter invernos secos e frios e verões chuvosos comtemperaturas amenas.

Os parâmetros da Equação de Intensidade, duração e frequência daprecipitação foram retirados do programa Plúvio 2.1 desenvolvido pelo Grupo dePesquisa em Recursos Hídricos da Universidade Federal de Viçosa – Minas Gerais.Esses parâmetros estão na Figura 34.

Figura 34: Parâmetros da Equação de Intensidade, Duração e Frequência da Precipitação (Plúvio 2.1)



54

Com esses valores se chega na Equação de Intensidade da Precipitação parao município de Passa Vinte:

(53)

Onde:

i = intensidade da Precipitação (mm/h);

T = período de retorno (anos);

tc = tempo de concentração da chuva de 24 horas (minutos).



55

6. APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DO RESULTADO

Tendo-se como base o Projeto de Engenharia Rodoviária para Pavimentaçãoda Rodovia Municipal de Passa Vinte/MG foram escolhidos os pontos a seremanalisados, conforme descrito anteriormente. Em seguida delimitou-se a bacia decontribuição com o auxilio da carta topográfica (Anexo 8) e obteve-se os seguintesdados conforme descrito na Tabela 15.

Tabela 15: Dados da bacia de contribuição

Bacia decontribuição

EstacaÁrea bacia

(m²)Extensão doPercurso (m)

Cota doponto mais

alto da bacia(m)

01 108 + 14,00 133.678,59 711,25 1.100

02 163 + 13,00 434.485,24 884,26 1.025

03 293 + 0,00 77.826,90 1.000,32 900

04 310 + 5,00 390.592,30 1.563,11 1.300

05 513 + 12,00 589.155,16 1.238,56 1.200

06 678 + 6,35 2.152.615,25 2.675,42 1.422

07 910 + 14,00 652.345,40 1.833,27 1.000

A declividade média do percurso foi calculada segundo a equação (54).

(54)

Onde:

S = declividade média do percurso (m/m);

H = Cota do ponto mais alto da bacia (m);

h = Cota onde vai ser instalado o bueiro (m);



56

L = extensão do percurso (m);

Segundo Leal (2012) o cálculo do tempo de escoamento superficial é feito

utilizando a seguinte expressão:

(55)

Onde:

ti = tempo de escoamento superficial (min);

S = declividade média do percurso (m/m);

n = coeficiente de rugosidade de Manning, conforme Tabela 16;

L = extensão do percurso (m);

P24 = altura pluviométrica da precipitação com 24 horas de duração (mm), calculadosegundo a equação (56).

(56)

Onde:

i = intensidade da Precipitação (mm/h);



58

Tabela 17: Valores dos tempos de escoamento superficial de cada bacia

Bacia Tempo de escoamento superficial (min)

01 27,73

02 41,18

03 48,52

04 48,90

05 41,80

06 89,94

07 89,82

Entrando com o tempo de escoamento superficial de cada bacia na equação(53) obtém-se a máxima intensidade da precipitação que cada bacia contribui para olocal a ser projetado o bueiro. Esses valores estão na Tabela 18.

Tabela 18: Máxima intensidade da precipitação (mm/h)

Bacia Máxima intensidade da precipitação(mm/h)

01 116,97

02 94,34

03 85,51

04 85,10

05 93,52

06 56,69

07 56,75

Para efeito de segurança adotou-se o maior valor de intensidade deprecipitação (imáx = 116,97 mm/h) para todos os bueiros verificados.



59

Segundo Ferreira (2011) a vazão da bacia de contribuição para o projeto écalculada segundo a equação (57).

(57)

Onde:

Q = Descarga de projeto ou contribuição para o bueiro (m³/s);

i = intensidade da Precipitação da bacia (cm/h);

C = coeficiente de escoamento superficial (runoff), conforme Tabela 19;

A = Área de contribuição (m²), conforme Tabela 15.

Tabela 19: Coeficiente de escoamento superficial (runoff) (DNIT, 2006).

Retirando-se o valor da área de contribuição da Tabela 15, a intensidade deprecipitação da bacia da Tabela 18 e adotando-se da Tabela 19, o Coeficiente deescoamento superficial como sendo 0,30 (Ponderação entre áreas florestais e áreasem que o solo não contém revestimento e com permeabilidade moderada), obtém-se

as vazões a serem traspostas pelos bueiros (Tabela 20).



60

Tabela 20: Vazões a serem transpostas pelos bueiros

Bacia Vazão a ser drenada (m³/s)

01 1,3002 4,2403 0,7604 3,8105 5,7406 20,9807 6,36

Comparando a Tabela 1, que estão descritas as vazões criticas de cadabueiro com a vazão que precisa ser transposta, encontra-se o tipo e diâmetro debueiro tubular de concreto recomendado pelo DNIT. Fazendo-se esse mesmoprocesso com a Tabela 2, obtém-se para bueiro tubular metálico. Os resultadosobtidos estão descritos na Tabela 21.

Tabela 21: Bueiros recomendados segundo Tabelas do DNIT

EstacaBueiros Tubulares de Concreto Bueiros Tubulares metálicos

Tipo Diâmetro(m)

VazãoCrítica(m³/s)

Tipo Diâmetro(m)

VazãoCrítica(m³/s)

108 + 14,00 BSTC 1,00 1,53 BSTM 1,50 4,22

163 + 13,00 BTTC 1,00 4,60 BSTM 1,80 6,66

293 + 0,00 BSTC 0,80 0,88 BSTM 1,50 4,22

310 + 5,00 BSTC 1,50 4,22 BSTM 1,50 4,22513 + 12,00 BTTC 1,20 7,26 BSTM 1,80 6,66

678 + 6,35 - - - BSTM 3,05 24,91

910 + 14,00 BTTC 1,20 7,26 BSTM 1,80 6,66

Observe-se que na estaca 678+6,35 não foi possível a utilização de um bueirotubular de concreto, pois a vazão a ser escoada nesse ponto foi superior que o

maior valor de vazão crítica da Tabela 1.



61

Na Tabela 22 estão os bueiros instalados, segundo dados do ProjetoExecutivo de Engenharia Rodoviária para Pavimentação da Rodovia Municipal dePassa Vinte/MG, e uma das soluções encontradas.

Tabela 22: Comparativo entre os bueiros instalados na Rodovia Municipal de Passa Vinte e uma dassoluções encontradas

EstacaBueiros instalados na

RodoviaBueiros recomendados

segundo tabelas do DNIT

Tipo Diâmetro (m) Tipo Diâmetro (m)

108 + 14,00 BSTC 0,80 BSTC 1,00

163 + 13,00 BTTC 1,00 BTTC 1,00

293 + 0,00 BSTC 0,60 BSTC 0,80

310 + 5,00 BDTC 1,00 BSTC 1,50

513 + 12,00 BDTC 1,20 BSTM 1,80

678 + 6,35 BSTM 2,30 BSTM 3,05

910 + 14,00 BDTC 1,20 BSTM 1,80

Observa-se na Tabela 22 que há diferença da solução adotada com arecomendada pelo DNIT. Mas como existe uma variedade de opções de bueiro, aescolha por outro tipo não interfere no objetivo, que é transpor a água.

A escolha por um tipo de bueiro se dá por diversos fatores, como o espaçopara alocar esse dispositivo, por exemplo, na estaca 310+5,00 em que o bueiro queatenderia a vazão da bacia é do tipo simples com diâmetro de 1,50m, mas comosolução foi adotada um duplo de 1,00m. No caso da estaca 513+12,00 a escolha sedeu pelo tipo do bueiro que poderia ser um do tipo tubular metálico de diâmetro de1,80m, mas foi escolhido um tubular de concreto de diâmetro igual a 1,20m.

Existem outros fatores que interferem na escolha do tipo e diâmetro do bueirocomo a determinação da delimitação da área de contribuição para o levantamentoda vazão a ser escoada, a extensão do percurso escolhida, a determinação do pontomais alto da bacia, o valor do tempo de escoamento superficial. Pode-se dizer que

as escolhas dos dispositivos atendem as exigências nos pontos analisados.



62

7. CONCLUSÃO

Pela importância que se tem a drenagem em uma rodovia, este trabalho

tratou de analisar e discutir alguns parâmetros para entender como se chega àdefinição dos elementos que irão compor o projeto de drenagem.

E através dessa análise observou-se que diversos fatores interferem naadoção dos mais variados tipos de dispositivos de drenagem, como levantamentotopográfico, estudos geotécnicos, estudos hidrológicos e os métodos que serãoutilizados para a construção do projeto.

Utilizando a rodovia municipal de Passa Vinte como referência pôde-seanalisar e comparar com o Projeto de Engenharia Rodoviária para Pavimentação daRodovia Municipal de Passa Vinte/MG como foram definidos os tipos e tamanhos debueiros instalados nos pontos escolhidos.

E em virtude da importância dessa rodovia como sendo uma das alternativasde acesso entre os estados de Minas Gerais e Rio de Janeiro, é necessário que as

condições de trafegabilidade, tanto as relacionadas a conforto como as relacionadascom a segurança, não sejam comprometidas. Desta forma, evitam-se acidentes ediminui-se o tempo de viagem, haja vista que o usuário pode trafegar na via com avelocidade de projeto. Sabe-se que os principais parâmetros que contribuem comestas condições, dentre outros, são o traçado do projeto geométrico, o estado dopavimento, a sinalização e a drenagem do pavimento de uma forma geral.

Conclui-se que o objetivo deste trabalho foi cumprido em relação ademonstração dos procedimentos adotados para o dimensionamento de um tipo dedispositivo de drenagem para rodovia e consequentemente uma análise parcial docaso da rodovia municipal de Passa Vinte/MG.



63

8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Almeida, Gil Carvalho de.Drenagem rodoviária , 2007. 160 f. Notas de Aula.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS.NBR 8890. Rio de Janeiro,Junho de 1985.

Características e história da cidade de Passa Vinte . Disponível em:http://cidadesnet.com/municipios/passavinte.htm. Acesso em: 14 dez. 2012.

Dados importantes sobre o clima da região . Disponível em:http://www.climatempo.com.br/climatologia/3915/passavinte-mg. Acesso em: 14 dez.2012.

DER/MG -Projeto Final e Revisão / Melhoramento de Projeto de EngenhariaRodoviária para Pavimentação do Trecho: Passa Vinte – Entrº MG/457. Volume2 – Projeto de Execução. 2008.

DNIT – Álbum de Projetos-Tipo de Dispositivos de Drenagem, 3ª edição . Publicação IPR – 736 – Rio de Janeiro, 2010.

_____ – Manual de Drenagem de Rodovias, 2ª edição . Publicação IPR – 724 - Riode Janeiro, 2006.

Ferreira, Guilherme Soldati.Drenagem – TRN 035, Universidade Federal de Juiz deFora; 2011. 104 f. Notas de Aula.

Freitas, Moacyr de. Pontes: Introdução Geral e Definições , São Paulo: Editora daUniversidade de São Paulo, 1978. 60 f.

Importância local da estrada de Passa Vinte . Disponível em:http://www.passavinte.com/. Acesso em: 14 dez. 2012.

Leal, Fabiano Cesar Tosetti. Drenagem Urbana – ESA020, Universidade Federal deJuiz de Fora; 2012. 95 f. Notas de Aula.

Mapa Rodoviário do estado de Minas Gerais . Disponível em:http://www.der.mg.gov.br/mapa_internet2/mapa-rodoviario.htm. Acesso em: 14 dez.2012.

Pereira, Antônio Lopes. Drenagem de Rodovias e Ferrovias . Rio de Janeiro: Ed.

ao Livro Técnico, 1959. 73 p.



64

9. ANEXOS

Anexo 1 – Projeto Geométrico do Bueiro projetado na Estaca 108 + 14,00







Anexo 8 – Delimitações das Bacias de contribuição com o auxilio da carta

topográfica



65

Anexo 1



66

Anexo 2



67

Anexo 3



68

Anexo 4



69

Anexo 5



70

Anexo 6



Anexo 7

tfc diego daibert final

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