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CONINFRA 2009 - 3º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES São Paulo – 29 a 31 de Julho de 2009 Victor Gustavo Chiari André Jonas Tafarelo Emerson José.

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1 CONINFRA º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES São Paulo – 29 a 31 de Julho de 2009 Victor Gustavo Chiari André Jonas Tafarelo Emerson José Ananias USO DE GEOCOMPOSTO DRENANTE EM RODOVIAS – CASO DE OBRA

2 CONINFRA º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES São Paulo – 29 a 31 de Julho de 2009 A água no pavimento poderá causar efeitos prejudiciais?

3 CONINFRA º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES São Paulo – 29 a 31 de Julho de 2009 Pode levar a danos gerais por umidade, redução do módulo elástico e perda de resistência; Pode levar a danos gerais por umidade, redução do módulo elástico e perda de resistência; O aumento de umidade da base e sub-base leva a perda de rigidez; O aumento de umidade da base e sub-base leva a perda de rigidez; A redução do módulo elástico pode levar a maior susceptibilidade erosiva; A redução do módulo elástico pode levar a maior susceptibilidade erosiva; Processo de defeitos no pavimento, em especial trincas do revestimento e o aumento da irregularidade longitudinal. Processo de defeitos no pavimento, em especial trincas do revestimento e o aumento da irregularidade longitudinal. A água no pavimento poderá causar efeitos prejudiciais?

4 CONINFRA º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES São Paulo – 29 a 31 de Julho de 2009 Manter as dimensões previstas em projeto; Manter as dimensões previstas em projeto; Garantir as características de resistência do pavimento; Garantir as características de resistência do pavimento; Proteger o pavimento das águas que possam danificá-lo. Proteger o pavimento das águas que possam danificá-lo. Quais as vantagens em realizar uma boa drenagem?

5 CONINFRA º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES São Paulo – 29 a 31 de Julho de 2009 Drenagem de transposição de talvegues; Drenagem de transposição de talvegues; Drenagem superficial; Drenagem superficial; Drenagem do pavimento; Drenagem do pavimento; Drenagem subterrânea ou profunda; Drenagem subterrânea ou profunda; Drenagem de travessia urbana. Drenagem de travessia urbana. Os principais tipos de drenagem rodoviária são:

6 CONINFRA º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES São Paulo – 29 a 31 de Julho de 2009 Quais os objetivos e características da drenagem profunda? Os drenos profundos têm por objetivo principal interceptar o fluxo da água subterrânea através do rebaixamento do lençol freático, impedindo-o de atingir o subleito. Os drenos profundos são instalados, preferencialmente, em profundidades da ordem de 1,00 a 2,00m, tendo por finalidade captar e aliviar o lençol freático e, consequentemente, proteger o corpo estradal.

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8 CONINFRA º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES São Paulo – 29 a 31 de Julho de 2009 Vamos facilitar o processo de escoamento da água... Solução em geossintéticos Solução convencional (brita + geotêxtil) Detalhe

9 CONINFRA º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES São Paulo – 29 a 31 de Julho de 2009 Vamos facilitar o processo de escoamento da água... Solução em geossintéticos Solução convencional (brita + geotêxtil)

10 CONINFRA º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES São Paulo – 29 a 31 de Julho de 2009 Vamos facilitar o processo de escoamento da água... Solução em geossintéticos Solução convencional (brita + geotêxtil)

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13 CONINFRA º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES São Paulo – 29 a 31 de Julho de 2009 Caso de Obra – Rodovia Péricles Bellini – SP 461

14 CONINFRA º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES São Paulo – 29 a 31 de Julho de 2009 O geocomposto drenante é um elemento condutor de fluxo cuja metodologia de dimensionamento é a mesma utilizada para drenos tradicionais. Método utilizado Ábaco de McClelland (1943) Finalidade Determinar a vazão da água a ser transportada pelos tubos dreno através do seu espaçamento e do nível de rebaixo do lençol freático. Isso determinará a água que deverá ser captada pelo geocomposto drenante. Como uma drenagem profunda é dimensionada?

15 CONINFRA º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES São Paulo – 29 a 31 de Julho de 2009 Para o dimensionamento da vazão que deveria ser escoada pelo dreno, utilizou-se os seguintes parâmetros: D = 1.0 Diferença de cotas entre o lençol freático, antes da drenagem, e o N.A. máximo nos drenos [m]; L = 5.0 Distância entre os drenos [m]; d = 0.7 Rebaixamento mínimo do nível freático [m]; k = Coeficiente de permeabilidade do solo [m/s]; y = 0.05 Relação entre volume de água livre e volume de solo, usualmente da ordem de 0.01, podendo variar de 0.05 (areias) a 0.02 (argilas). Calculando a primeira relação: Geocomposto Drenante

16 CONINFRA º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES São Paulo – 29 a 31 de Julho de 2009 Ábaco de McClleland 0.70

17 CONINFRA º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES São Paulo – 29 a 31 de Julho de 2009 Com este valor, é possível entrar no ábaco de McClelland (linha vermelha) e obter o valor de tkD / yL 2 = Ábaco de McClleland

18 CONINFRA º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES São Paulo – 29 a 31 de Julho de Com isso é possível determinar o tempo para o rebaixamento da superfície freática na situação proposta. Para o dimensionamento do sistema é necessário obter o valor da vazão que é facilmente extraído da relação q/kD no ábaco de McClelland (linha azul): Para o dimensionamento do sistema é necessário obter o valor da vazão que é facilmente extraído da relação q/kD no ábaco de McClelland (linha azul): então: ou (l/s) / m t = segundos = 1.25 minutos

19 CONINFRA º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES São Paulo – 29 a 31 de Julho de 2009 Para a realização de tal comparativo foram empregados os seguintes parâmetros: Para a trincheira de brita+geotêxtil: b = 0.3Largura da trincheira [m] h = 1.0Altura da trincheira [m] i = 1Gradiente hidráulico k b = Permeabilidade da brita 1 [m/s] Para o geocomposto drenante: h = 1.0Altura da trincheira [m]  = 18.0Peso específico do solo que o geocomposto drenante está inserido [kN/m 3 ] Eficiência do geocomposto drenante comparado a uma trincheira convencional de brita + geotextil

20 CONINFRA º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES São Paulo – 29 a 31 de Julho de 2009 De acordo com a Lei de Darcy temos: V = k b.i = = 0.01 (m/s)/m, A vazão que escoará pelo dreno, considerando uma drenagem vertical, por metro de trincheira, será: Q = b.h tr.V = = m 3 /s = 3.0 (l/s)/m Segundo Koerner (1998), deve-se aplicar os fatores de redução para o geotêxtil usado na drenagem: FR CR = 1.20 (Fluência – CREEP) FR CC = 1.30 (Colmatação química) FR BC = 1.25 (Colmatação biológica) Com isso obtém-se a vazão admissível (Q admCV ) do sistema: Capacidade de vazão da trincheira de brita + geotêxtil

21 CONINFRA º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES São Paulo – 29 a 31 de Julho de 2009 Para se obter a capacidade de vazão do geocomposto drenante é necessário determinar a tensão a que este estará submetido. Adota-se, a favor da segurança, um valor aproximado para o coeficiente de empuxo no repouso K 0 =0.50, obtendo assim a tensão horizontal efetiva: P = .h.K 0 = = 9.00 kPa Utilizando a ficha técnica do material obtida através de ensaios de laboratório (tabela 1), tem-se os seguintes valores para o gradiente hidráulico igual a 1: Tabela 1 - Capacidade de Vazão do Geocomposto Drenante Pressão [kPa]Vazão [l/s.m] SoloK0K0 Argila0.70 a 0.75 Areia Solta0.45 a 0.50 Areia Compacta0.40 a 0.45 Capacidade de vazão do geocomposto drenante

22 CONINFRA º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES São Paulo – 29 a 31 de Julho de 2009 A favor da segurança, adotou-se um valor para a tensão horizontal aplicada sobre o geocomposto drenante igual a 10.0 kPa, obtendo uma capacidade de vazão igual a 2.84 (l/s)/m. Segundo Koerner (1998), deve-se aplicar os seguintes fatores de redução para o geocomposto drenante : FR IN = 1.05 (Intrusão do solo) FR CR = 1.20 (Fluência – CREEP) FR CC = 1.10 (Colmatação química) FR BC = 1.15 (Colmatação biológica) Com isso obtém-se a vazão admissível do sistema utilizando geocomposto drenante: Capacidade de vazão do geocomposto drenante

23 CONINFRA º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES São Paulo – 29 a 31 de Julho de 2009 Observa-se que neste caso o geocomposto drenante, depois de aplicado, apresenta uma capacidade de vazão 16% maior que o sistema de drenagem convencional. Comparando diretamente ambos os sistemas, tem-se: Economia; Possui elevada capacidade de fluxo; Instalação simples, rápida e limpa; Não requer mão de obra e ferramentas especializadas; Permite aplicações em locais com limitações de espaço.

24 CONINFRA º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES São Paulo – 29 a 31 de Julho de 2009 Fotos da aplicação do geocomposto na Rodovia SP 461

25 CONINFRA º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES São Paulo – 29 a 31 de Julho de 2009 Bibliografia Cedergren, H.R. (1977). “Seepage, Drainage and Flow nets”, 2nd ed. McGraw Hill., New York, USA. 2nd ed. McGraw Hill., New York, USA. Lambe, T.W. and Whitman, R.V. (1979). “Soil Mechanics”, SI Version, 2nd ed. John Wiley & Sons, New York, USA. Version, 2nd ed. John Wiley & Sons, New York, USA. Koerner, R. M. (1998). “Designing with Geosynthetics”, 4 th Edition, Prentice Hall, USA. Edition, Prentice Hall, USA. McClelland, B. (1943). “Large Scale Model Studies of Highway Subdrainage”, Proceedings Highway Reasearch Board, Vol. 23. Subdrainage”, Proceedings Highway Reasearch Board, Vol. 23. Manual de drenagem de Rodovias - DNIT ed. - Rio de Janeiro, p. (IPR. Publ., 724).

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