Estradas drenagem superficial - oficial

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO
CÂMPUS CARAÚBAS
ENGENHARIA CIVIL
ESTRADAS I
DRENAGEM SUPERFICIAL
COMPONENTES:
ANDERSON NUNES SILVA
CAROLINA MENDES LEMOS
PEDRO HENRIQUE MORAIS DO ROSARIO
THAYNON BRENDON PINTO NORONHA
CARAÚBAS – RN
2017

Sumário
Os tópicos seguem a ordem e numeração do MANUAL DE DRENAGEM
DE RODOVIAS-DNIT-Versão Preliminar 2006.
3 DRENAGEM SUPERFICIAL .......................................................................137
3.1. Valetas de proteção de corte........................................................................ 140
3.2. Valetas de proteção de aterro .................................................................... .147
3.3. Sarjetas de corte ......................................................................................... 148
3.4. Sarjetas de aterro........................................................................................ 157
3.5. Valeta do canteiro central............................................................................ 166
3.6. Descidas d`água ......................................................................................... 168
3.7. Saídas d`água ............................................................................................. 177

3.0 Drenagem superficial
CONCEITO/FUNÇÃO
4
O processo de drenagem é a forma que se emprega para
que a água escorra mais facilmente e se afaste o mais rápido
possível do local onde possa causar danos.
A função da drenagem superficial de uma rodovia é
interceptar e captar as águas que vem das áreas adjacentes à
rodovia e aquelas que se precipitam sobre a mesma. Desse
modo, as conduzem ao deságue seguro, resguardando a
segurança e estabilidade da rodovia.

3.0 Drenagem superficial
DISPOSITIVOS UTILIZADOS PARA SISTEMAS DE DRENAGEM SUPERFICIAL
5
• Valetas de proteção de cortes;
• Valetas de proteção de aterros;
• Sarjetas de cortes;
• Sarjetas de aterros;
• Sarjeta de canteiro central;
• Descidas d'água;
• Saídas d'água;
• Caixas coletoras;
• Bueiros de greide;
• Dissipadores de energia;
• Escalonamento de taludes;
• Corta-rios.

VALETAS DE PROTEÇÃO DE CORTE

3.1 Valetas de proteção de corte
CONCEITO/OBJETIVO
7
As valetas de proteção de cortes são dispositivos de
drenagem superficial que objetivam interceptar as águas que
escorrem pelo terreno natural a montante impedindo-as de
atingir o talude de corte.

CARACTERISTICAS/APLICAÇÃO
8
• As valetas de proteção serão construídas em trechos em corte
onde o escoamento superficial proveniente dos terrenos
adjacentes possam atingir o talude, comprometendo a
estabilidade do corpo estradal.
• Deverão ser localizadas proximamente paralelas as cristas dos
cortes, a uma distância entre 2,0 a 3,0 metros.
• O material resultante da escavação deve ser colocado entre a
valeta e a crista do corte e apiloado manualmente.

CARACTERISTICAS
9
Figura 1: Características da valeta de proteção de corte.

ELEMENTOS DE PROJETO
10
TIPOS DE SEÇÕES:
• Triangulares (pouco recomendadas para grandes vazões, plano
preferencial de escoamento d'água);
• Retangulares (cortes em rochas, facilidade na execução);
• Trapezoidais (maior eficiência hidráulica).
Figura 2: Representação das seções de valetas de proteção de corte.

Materiais de revestimento:
11
• Concreto;
• Alvenaria de tijolo ou pedra;
• Pedra arrumada;
• Vegetação.

Figura 3: Valetas de proteção de corte.
12

DIMENSIONAMENTO HIDRÁULICO
13
Para o dimensionamento da valeta faz-se necessário
estimar a descarga de contribuição, onde a área de
drenagem é limitada pela própria valeta e pela linha do
divisor de águas da vertente a montante.
Q =
c. i. A
36. 104
Onde:
Q = descarga de contribuição em m3/s;
c = coeficiente de escoamento, adimensional;
i = intensidade de precipitação, em cm/h;
A = área de contribuição, em m2
.

14
Fixada a vazão de contribuição, passa-se ao
dimensionamento hidráulico propriamente dito através da
fórmula de Manning e da equação da continuidade.
𝑉 =
𝑅2 3. 𝐼1 2
𝑛
; 𝑄 = 𝑉. 𝐴
Onde:
V = velocidade de escoamento, em m/s;
I = declividade longitudinal da valeta, em m/m;
n = coeficiente de rugosidade de Manning, adimensional;
R = raio hidráulico, em m;
Q = vazão admissível na valeta, em 𝑚3/s;
A = área molhada, em 𝑚2.

15
Verifica-se o regime do fluxo através do cálculo da
altura crítica cujas fórmulas a empregar para as diversas
seções são:
Onde:
hc = altura crítica, em m;
Q = vazão de projeto na valeta em 𝑚3/s;
B = base da valeta, em m;
z = inclinação da parede da valeta;
h = altura do fluxo, em m;
v = velocidade do escoamento, em m/s;
g = aceleração da gravidade m/𝑠2.

16
Caso:
h < hc o regime do fluxo é supercrítico
h > hc o regime do fluxo é subcrítico
h = hc o regime do fluxo é crítico
A altura do fluxo na valeta, na situação de projeto,
dentro de uma faixa de 10% da altura crítica deve ser
evitada.

17
Valetas em terra com capacidade até 0,3𝑚3
/s:
f = 0,2.h
Valetas em terra com capacidade de 0,3 a 10,0 𝑚3
/s:
f = 46 . h
Onde:
f = folga (bordo livre), em cm;
h = profundidade da valeta, em cm.

18
Para o cálculo da folga f em valetas revestidas pode ser
usada a seguinte tabela:

19
Quando a declividade longitudinal da valeta não
puder acompanhar a declividade natural do terreno, devido a
velocidade do escoamento ser superior à permissível, ela
deverá ser escalonada em trechos de menor declividade (2%,
no máximo) por meio de pequenas barragens transversais.

20
O espaçamento entre as barragens será calculado pela
expressão:
Onde:
E = espaçamento, em m;
H = altura da barragem do vertedouro em m;
α = declividade natural do terreno, em %;
β = declividade desejada para o nível d'água em cada trecho
escalonado em %.

21
É recomendado que o espaçamento não seja maior
que 50 m.
As pequenas barragens podem ser executadas com
diversos materiais:
• Madeiras;
• Concreto;
• Chapas metálicas.

VALETAS DE PROTEÇÃO DE ATERRO

3.2 Valetas de proteção de aterro
CONCEITO/OBJETIVO
23
São valas que interceptam as águas que escoam pelo
terreno a montante, impedindo-as de atingir o pé do talude de
aterro.
Objetivam receber as águas das sarjetas e valetas de
corte, conduzindo-as com segurança, ao dispositivo de
transposição de talvegues.

24
• As valetas de proteção de aterro deverão, estar localizada,
aproximadamente paralelas ao pé do talude de aterro a uma
distancia entre 2,0 e 3,0 metros.
• O material resultante da escavação deve ser colocado entre
a valeta e o pé do talude de aterro, apiloado manualmente
com o objetivo de suavizar a interseção das superfícies do
talude e do terreno natural.

25
TIPOS DE SEÇÕES:
• Retangulares;
• Trapezoidais.
Figura 4: Valetas de proteção de aterro.

26
• Concreto;
• Alvenaria de tijolo ou pedra;
• Pedra arrumada;
• Vegetação.

27
Figura 5: Valetas de proteção de aterro.
VPA
VPA

28
Faz-se o dimensionamento hidráulico das valetas de
proteção de aterro de forma idêntica ao das valetas de
proteção de corte.
Deve-se tomar cuidado na fixação da área de
contribuição quando a valeta tiver o objetivo de proteger o
talude de aterro e captar as águas das sarjetas e valetas de
proteção de corte.

3.3 Sarjetas de Corte
CONCEITO/OBJETIVO
30
Dispositivo de drenagem que capta as águas que se
precipitam sobre a plataforma e taludes de corte, para
posteriormente, conduzi-las, longitudinalmente à rodovia, até
o ponto de transição entre o corte e o aterro, de forma a
permitir a saída lateral para o terreno natural ou para a valeta
de aterro, ou então, para a caixa coletora de um bueiro de
greide.

31
As sarjetas devem localizar-se em todos os cortes,
sendo construídas à margem dos acostamentos, terminando
em pontos de saída convenientes (pontos de passagem de
corte para aterro ou caixas coletoras).

TIPOS DE SEÇÕES:
• Sarjeta triangular (capacidade de vazão, reduz acidentes
e declividade de 25%);
• Sarjeta trapezoidal (barreira tipo meio-fio e melhor
eficiência hidráulica);
Figura 6: Sarjeta de corte triangular. Figura 7: Sarjeta de corte trapezoidal.
32

TIPOS DE SEÇÕES:
• Sarjeta trapezoidal capeada descontinuamente (entrada
d'água pela cobertura e evita a obstrução);
• Sarjeta retangular (pode variar a profundidade ao longo
do percurso e barreira);
Figura 8: Sarjeta de corte trapezoidal
capeada descontinuamente.
Figura 9: Sarjeta de corte retangular.
33

34
• Concreto;
• Alvenaria de tijolo;
• Alvenaria de pedra argamassada;
• Pedra arrumada revestida;
• Pedra arrumada;
• Revestimento vegetal.

35
Coeficiente médio de escoamento superficial (C)
Onde:
L1 = faixa da plataforma da rodovia que contribui para a sarjeta;
L2 = largura da projeção horizontal equivalente do talude de corte;
C1 = coeficiente de escoamento superficial da plataforma da rodovia;
C2 = coeficiente de escoamento superficial do talude de corte.

36
Intensidade de precipitação (i)
O valor da intensidade de precipitação é obtido na
curva de intensidade - duração - frequência, fornecida pelo
estudo hidrológico para um tempo de duração de 5 minutos e
tempo de recorrência de 10 anos.

37
Área de contribuição (A)
A bacia de contribuição para a sarjeta é um retângulo
equivalente onde um dos lados é o comprimento a determinar
e o outro a largura do implúvio, composto da seção da
plataforma contribuinte e da projeção horizontal equivalente
do talude de corte.

38
Comprimento crítico
Os valores de A, R, n são conhecidos, de acordo com
a sarjeta projetada, os valores C, i, L são conhecidos em
função da chuva de projeto, do tipo de revestimento da pista
e das características geométricas da rodovia, ficando I,
declividade longitudinal da sarjeta, como única variável ao
longo do trecho estudado.
d = 36x104
AR2/3I1/2
C x i x L x n

39
Figura 10: Sarjeta de Corte.
SC

3.4 Sarjetas de Aterro
CONCEITO/OBJETIVO
41
A sarjeta de aterro são dispositivos que captam as
águas precipitadas sobre a plataforma de modo a impedir que
provoquem erosões na borda do acostamento e/ou no talude
do aterro, conduzindo-as ao local de deságue seguro.

42
• Trechos onde a velocidade das águas provenientes da pista
provoque erosão na borda da plataforma;
• Trechos onde, em conjunto com a terraplenagem, for mais
econômica a utilização da sarjeta de aterro que outros
dispositivos;
• Coletar e conduzir as águas provenientes na pista.

TIPOS DE SEÇÕES:
Um tipo de sarjeta de aterro muito usado
atualmente nas rodovias federais, estaduais,
interseções e trechos urbanos é o meio-fio-
sarjeta conjugados.
43
• Triangulares;
• Trapezoidais;
• Retangulares.
Figura 11: Meio-fio-sarjeta conjugados.

• Concreto cimento;
• Concreto betuminoso;
• Solo betume;
• Solo cimento;
• Solo.
44

45
Figura 11: Sarjeta de aterro.
Local para SA.
SASA

46
O cálculo da velocidade do escoamento na borda da plataforma
determinará a necessidade ou não da utilização da sarjeta.
Os elementos básicos para o dimensionamento da sarjeta de
aterro são:
• As características geométricas da rodovia;
• Área de implúvio;
• Elementos hidrológicos para o cálculo da descarga de projeto;
• Elementos para o cálculo da vazão.

47
Para a determinação da velocidade de escoamento na borda da
plataforma, alguns cálculos preliminares precisam ser feitos, tendo em
vista que o escoamento se dará na direção da reta de maior declive,
função da declividade longitudinal do greide e declividade transversal da
plataforma.

48
Comprimento da reta de maior declive:
𝐷 =
𝐿
𝛽
𝛼2 + 𝛽2
α = declividade longitudinal da rodovia;
β = declividade transversal da plataforma da rodovia;
L = largura do implúvio;

49
Declividade da reta de maior declive:
𝐼 = 𝛼2 + 𝛽2
β = declividade transversal da plataforma da rodovia.

50
Determinação da descarga no bordo da plataforma:
𝑄 =
𝐶 𝑥 𝑖 𝑥 𝐴 𝛼2 + 𝛽2
𝛽𝑥36𝑥104
β = declividade transversal da plataforma da rodovia.
Q = descarga no borda da plataforma em, m³/m;
c = coeficiente de escoamento,
i = intensidade de precipitação em cm/h;
A = área de contribuição por metro linear da sarjeta em m²/m.

51
Cálculo da velocidade de escoamento na borda da plataforma:
𝑉 =
𝐼7/10 𝑥 𝐾3/5 𝑥 𝐶2/5 𝑥 𝑖2/5 𝑥 𝐿2/5
166,9 𝑥 𝛽2/5
I = declividade da reta de maior declive.
β = declividade transversal da plataforma da rodovia;
L = largura do implúvio;
K= é o coeficiente de rugosidade de Strickler;
C = coeficiente de escoamento, função do tipo de revestimento da rodovia.

52
Caso seja necessário o projeto do dispositivo, o dimensionamento
hidráulico, tem a seguinte sistemática apresentada a seguir:
𝑄 =
𝐶 𝑥 𝑖 𝑥 𝐴
36𝑥104
Q = vazão de contribuição em m³/s;
A = área de contribuição em m²;
C = coeficiente de escoamento superficial.

53
Cálculo da capacidade hidráulica máxima da sarjeta
𝑄 =
1
𝑛
𝐴𝑅2/3 𝐼1/2
Q = vazão máxima admitida na sarjeta em m³/s;
n = coeficiente de rugosidade;
A = área molhada da sarjeta em m²;
R = raio hidráulico em m;
I = declividade longitudinal da sarjeta em m/m.

54
Cálculo do comprimento crítico da sarjeta
𝑑 = 36𝑥104
𝐴𝑅2/3
𝐼1/2
𝐶𝑥𝑖𝑥𝐿𝑥𝑛
Os valores de A, R, n são conhecidos, de acordo com a sarjeta
projetada, os valores C, i, L são conhecidos em função da chuva de projeto,
do tipo de revestimento da pista e das características geométricas da
rodovia, ficando I, declividade longitudinal da sarjeta, como única variável
ao longo do trecho estudado.

55
Verificação da velocidade de projeto:
Quando a velocidade de escoamento ultrapassar a máxima
permissível, ou seja, a velocidade limite de erosão, que pode ser
calculada de acordo com a equação da continuidade deve-se usar
dissipadores de energia, ou reduzir o espaçamento entre saídas
d'água. Com este procedimento, reduz-se a altura da lâmina d´água,
de forma a obter a velocidade de escoamento abaixo dos valores
críticos de erosão.

56
VALETAS DO CANTEIRO CENTRAL

3.5 Valetas do canteiro central
CONCEITO/OBJETIVO
57
Dispositivo encontrado, geralmente, em rodovias
projetada com pista dupla, isto é, onde as pistas são
separadas por um canteiro central côncavo.
A valeta do canteiro central tem como objetivo captar
as águas provenientes das pistas e do próprio canteiro central
e conduzi-las longitudinalmente até serem captadas por
caixas coletoras de bueiros de greide.

58
• Entre pistas duplas projetadas;
• Coletar e conduzir as águas provenientes nas pistas.

TIPOS DE SEÇÕES:
• Triangular
• Trapezoidais;
• Retangulares; .
• Circular.
59

60
• Revestimento vegetal (inconveniente do alto custo de
conservação);
• Sem revestimento vegetal(devem ser evitadas, a não ser em caso
de canteiros largos e planos).
Na execução do revestimento das valetas do canteiro
central devem ser obedecidas as Especificações de Serviço
DEP-ES-D 01-88 e demais recomendações feitas para a valeta
de corte.

61
Figura 12: Valetas do canteiro central.

62
Dimensionamento hidráulico da valeta do canteiro
central segue a mesma metodologia para sarjeta de corte
baseada na fórmula de Manning associada à equação de
continuidade.

3.6 Descidas d’água
CONCEITO/OBJETIVO
64
Dispositivo de drenagem que objetiva conduzir as
águas captadas por outros dispositivos de drenagem, pelos
taludes de corte e aterro.

65
• Tratando-se de cortes, as descidas d'água têm como objetivo principal
conduzir as águas das valetas quando atingem seu comprimento
crítico, ou de pequenos talvegues, desaguando numa caixa coletora
ou na sarjeta de corte.
• No aterro as descidas d'água conduzem as águas provenientes das
sarjetas de aterro quando é atingido seu comprimento crítico, e nos
pontos baixos, através das saídas d'água, desaguando no terreno
natural.
• As descidas d'água também atendem, no caso de cortes e aterros, às
valetas de banquetas quando é atingido seu comprimento crítico e em
pontos baixos.
• Não raramente, devido à necessidade de saída de bueiros elevados
desaguando no talude do aterro, as descidas d'água são necessárias
visando conduzir o fluxo pelo talude até o terreno natural.

As descidas d'agua podem ter a seção de vazão das seguintes
formas:
• Retangulares(em calha tipo rápido ou em degraus); .
• Semicircular(meia cana, de concreto ou metálica);
• Em tubos de concreto ou metálicos.
66

67
Figura 14: Descidas d’água.

68
O dimensionamento pode ser feito por dois métodos:
• Pela fórmula empírica, baseada em experiências de laboratório,
ou através da teoria hidráulica do movimento uniformemente
variado.
• A escolha do método depende da precisão que se queira dar aos
cálculos. Evidentemente o segundo método é mais preciso,
embora o primeiro possa ser considerado satisfatório para obras
de repercussão econômica menos significativa.

3.7 Saída d’água
CONCEITO/OBJETIVO
70
As saídas d'água, nos meios rodoviários também
denominados de entradas d'água, são dispositivos destinados
a conduzir as águas coletadas pelas sarjetas de aterro
lançando-as nas descidas d'agua. São, portanto, dispositivos
de transição entre as sarjetas de aterro e as descidas d'água.

71
Localizam-se na borda da plataforma, junto aos
acostamentos ou em alargamentos próprios para sua
execução, nos pontos onde é atingido o comprimento crítico
da sarjeta, nos pontos baixos das curvas verticais côncavas,
junto às pontes, pontilhões e viadutos e, algumas vezes, nos
pontos de passagem de corte para aterro.

Considerando sua localização as saídas d'água devem ser
projetadas obedecendo aos critérios:
• Greide em rampa (neste caso o fluxo d'água se realiza num
único sentido);
• Curva vertical côncava, (neste caso o fluxo d'água se dá nos
dois sentidos).
72

73
Figura 15:.Greide em rampa.

74
Figura 16:Curva vertical côncava.

75
• Revestidas com concreto com a superfície lisa: As saídas
d'água de concreto são executadas no local conjuntamente
com as descidas d'água.
• Revestidas com chapas metálicas: São moldadas no
canteiro de obra e fixadas no local, através de
chumbadores.

76
Figura 17: Saída d’água.
Entrada d’água
Saída d’água

77
O dimensionamento hidráulico da saída d'água consiste em
determinar a largura da entrada de forma
Onde temos:
L = comprimento da abertura na sarjeta ou largura da saída d'água, de
modo a interceptar
todo o seu fluxo (m);
Q = descarga afluente peia sarjeta (m³/s);
g = aceleração da gravidade (m/s²);
y = altura do fluxo na sarjeta em m;
K = coeficiente, função da declividade, tomado igual a 0,20 para
declividades das sarjetas entre 2% e 5%, (adimensional).

FONTES
78
http://www.dtt.ufpr.br/TransportesA/Arquivos/ApostilaDrenagem-2008.pdf
http://techne.pini.com.br/engenharia-civil/126/artigo285397-1.aspx
http://wwwo.metalica.com.br/sistemas-de-drenagem-em-pavimentos
http://www1.dnit.gov.br/arquivos_internet/ipr/ipr_new/manuais/manual_drenagem
_rodovias.pdf

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