INFILTRAÇÕES DE PROJETO PARA DIMENSIONAMENTO DE DISPOSITIVOS DE DRENAGEM SUBSUPERFICIAL EM OBRAS...
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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
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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
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INTRODUÇÃO FONTES DE ÁGUA NO PAVIMENTO
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INTRODUÇÃO - FONTES DE ÁGUA NO PAVIMENTO
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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
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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
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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.
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ELEMENTOS DE DRENAGEM SUBSUPERFICIAL
• Principais componentes:– Camada drenante– Dreno longitudinal raso– Dreno transversal
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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”
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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
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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
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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
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INFILTRAÇÃO DE PROJETO
• Métodos de determinação– Índice Pluviométrico – Cedergren
– Infiltração pelas trincas – Ridgeway (FHWA – AASHTO/93)
– Racional – Infiltração Remanescente
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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
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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
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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.
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MÉTODO DE INFILTRAÇÃO PELAS TRINCAS
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MÉTODO DE INFILTRAÇÃO PELAS TRINCAS
• O volume de água que infiltra pela superfície pode ser estimado pela seguinte expressão:
• Para Wc = W:
CsW
Wc
W
NcIcqi
CsW
NIcqi
11
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MÉTODO DE INFILTRAÇÃO PELAS TRINCAS
• 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
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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
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MÉTODO DA INFILTRAÇÃO REMANESCENTE
• 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
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MÉTODO DA INFILTRAÇÃO REMANESCENTE
• 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
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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
Índice Pluviométrico 0,48 – 0,64
Infiltração pelas Trincas 0,105
Infiltração Remanescente 0,120
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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
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PRECIPITAÇÕES DE PROJETO NO ESTADO DE SÃO PAULO
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PRECIPITAÇÕES DE PROJETO NO ESTADO DE SÃO PAULO
• 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
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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.
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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
Índice Pluviométrico 0,48 – 0,64
Infiltração pelas Trincas 0,105
Infiltração Remanescente 0,120
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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.
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INFILTRAÇÕES DE PROJETO PARA DIMENSIONAMENTO DE DISPOSITIVOS DE DRENAGEM SUBSUPERFICIAL EM OBRAS VIÁRIAS NO ESTADO DE SÃO PAULO
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