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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.

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1 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

2 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

3 INTRODUÇÃO FONTES DE ÁGUA NO PAVIMENTO

4 INTRODUÇÃO - FONTES DE ÁGUA NO PAVIMENTO

5 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

6 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

7 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.

8 ELEMENTOS DE DRENAGEM SUBSUPERFICIAL Principais componentes: –Camada drenante –Dreno longitudinal raso –Dreno transversal

9 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

10 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

11 DIMENSIONAMENTO – CAMADA DRENANTE Coeficiente de permeabilidade (k) Espessura efetiva (H) Tempo de drenagem (t)

12 DIMENSIONAMENTO – DLR Espaçamento entre saídas –Dreno cego –Dreno tubular f i = Fator de infiltração (para p i 40 mm/h e c 2)

13 INFILTRAÇÃO DE PROJETO Métodos de determinação –Índice Pluviométrico – Cedergren –Infiltração pelas trincas – Ridgeway (FHWA – AASHTO/93) –Racional – Infiltração Remanescente

14 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

15 MÉTODO DO ÍNDICE PLUVIOMÉTRICO O volume de água que infiltra pela superfície pode ser estimado pela seguinte expressão: Tipo de revestimento Coeficiente de infiltração q i (m 3 /dia/m 2 ) Asfáltico1/3 a 1/20,32 a 0,48 Rígido1/2 a 2/30,48 a 0,64

16 MÉTODO DE INFILTRAÇÃO PELAS TRINCAS Ridgeway, Moulton Taxa de infiltração (Ic) de 0,223 m 3 /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.

17 MÉTODO DE INFILTRAÇÃO PELAS TRINCAS

18 O volume de água que infiltra pela superfície pode ser estimado pela seguinte expressão: Para Wc = W:

19 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) NcW C = W (m) q i m 3 /dia/m 2 126,60, ,20, ,80, ,40,105

20 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.

21 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 drenagemCCi Revestimento asfáltico0,70 a 0,950,30 a 0,05 Revestimento rígido0,80 a 0,950,20 a 0,05

22 MÉTODO DA INFILTRAÇÃO REMANESCENTE Determinação da vazão: Tipo de revestimento Coeficiente de infiltração (Ci) q i (m 3 /dia/m 2 ) Asfáltico0,1750,168 Rígido0,1250,120

23 RESUMO - INFILTRAÇÃO Tipo de Revestimento Critério q i (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

24 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

25 PRECIPITAÇÕES DE PROJETO NO ESTADO DE SÃO PAULO

26 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

27 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.

28 RESUMO - INFILTRAÇÃO Tipo de Revestimento Critério q i (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

29 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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