USO DE GEOCOMPOSTO DRENANTE EM RODOVIAS – CASO DE OBRA Victor Gustavo Chiari André Jonas Tafarelo Emerson José Ananias

A água no pavimento poderá causar efeitos prejudiciais?

A água no pavimento poderá causar efeitos prejudiciais? 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; 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.

Quais as vantagens em realizar uma boa drenagem? Manter as dimensões previstas em projeto; Garantir as características de resistência do pavimento; Proteger o pavimento das águas que possam danificá-lo.

Os principais tipos de drenagem rodoviária são: Drenagem de transposição de talvegues; Drenagem superficial; Drenagem do pavimento; Drenagem subterrânea ou profunda; Drenagem de travessia urbana.

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.

Vamos facilitar o processo de escoamento da água ... Solução convencional (brita + geotêxtil) Solução em geossintéticos Detalhe

Vamos facilitar o processo de escoamento da água ... Solução convencional (brita + geotêxtil) Solução em geossintéticos

Vamos facilitar o processo de escoamento da água ... Solução convencional (brita + geotêxtil) Solução em geossintéticos

Caso de Obra – Rodovia Péricles Bellini – SP 461

Como uma drenagem profunda é dimensionada? 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.

Calculando a primeira relação: 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 = 10-3 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

Ábaco de McClleland 0.70

Ábaco de McClleland Com este valor, é possível entrar no ábaco de McClelland (linha vermelha) e obter o valor de tkD / yL2 = 0.061.   0.70 0.061

ou 0.292 (l/s) / m t = 75.65 segundos = 1.25 minutos 0.292 Com isso é possível determinar o tempo para o rebaixamento da superfície freática na situação proposta. t = 75.65 segundos = 1.25 minutos 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 0.292 (l/s) / m 0.292

Eficiência do geocomposto drenante comparado a uma trincheira convencional de brita + geotextil Para a realização de tal comparativo foram empregados os seguintes parâmetros: Para a trincheira de brita+geotêxtil:   b = 0.3 Largura da trincheira [m] h = 1.0 Altura da trincheira [m] i = 1 Gradiente hidráulico kb = 10-2 Permeabilidade da brita 1 [m/s] Para o geocomposto drenante:   h = 1.0 Altura da trincheira [m] g = 18.0 Peso específico do solo que o geocomposto drenante está inserido [kN/m3]

Capacidade de vazão da trincheira de brita + geotêxtil De acordo com a Lei de Darcy temos:   V = kb.i = 10-2.1 = 0.01 (m/s)/m , A vazão que escoará pelo dreno, considerando uma drenagem vertical, por metro de trincheira, será: Q = b.htr.V = 0.3 . 1.00 . 0.01 = 0.003 m3/s = 3.0 (l/s)/m Segundo Koerner (1998), deve-se aplicar os fatores de redução para o geotêxtil usado na drenagem: FRCR = 1.20 (Fluência – CREEP) FRCC = 1.30 (Colmatação química) FRBC = 1.25 (Colmatação biológica) Com isso obtém-se a vazão admissível (QadmCV) do sistema:

Tabela 1 - Capacidade de Vazão do Geocomposto Drenante 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 K0=0.50, obtendo assim a tensão horizontal efetiva:   P = g.h.K0 = 18.1.0.50 = 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: Solo K0 Argila 0.70 a 0.75 Areia Solta 0.45 a 0.50 Areia Compacta 0.40 a 0.45 Tabela 1 - Capacidade de Vazão do Geocomposto Drenante Pressão [kPa] Vazão [l/s.m] 10 2.84 20 2.17 50 1.35 100 0.41

Capacidade de vazão do geocomposto drenante 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 : FRIN = 1.05 (Intrusão do solo) FRCR = 1.20 (Fluência – CREEP) FRCC = 1.10 (Colmatação química) FRBC = 1.15 (Colmatação biológica) Com isso obtém-se a vazão admissível do sistema utilizando geocomposto drenante: 

Comparando diretamente ambos os sistemas, tem-se: Observa-se que neste caso o geocomposto drenante, depois de aplicado, apresenta uma capacidade de vazão 16% maior que o sistema de drenagem convencional. 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.

Fotos da aplicação do geocomposto na Rodovia SP 461

Bibliografia Cedergren, H.R. (1977). “Seepage, Drainage and Flow nets”, 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. Koerner, R. M. (1998). “Designing with Geosynthetics”, 4th Edition, Prentice Hall, USA. McClelland, B. (1943). “Large Scale Model Studies of Highway Subdrainage”, Proceedings Highway Reasearch Board, Vol. 23. Manual de drenagem de Rodovias - DNIT. - 2. ed. - Rio de Janeiro, 2006. 333p. (IPR. Publ., 724).

MUITO OBRIGADO PELA ATENÇÃO !!!! Victor Gustavo Chiari André Jonas Tafarelo Emerson José Ananias