Vias não revestidas e dispositivos de drenagem, o guia completo

01/04/2023   |   ARTIGOS AUTORAIS

No nosso último artigo falamos um pouco sobre como é a execução de infraestrutura do corpo estradal em projetos de vias vicinais. Hoje vamos abordar como é a drenagem, uma parte importantíssima para garantir a segurança e a durabilidade da estrada. A drenagem é responsável por captar e escoar as águas pluviais que caem sobre a via, evitando o acúmulo de água na pista e a erosão do solo.

Uma drenagem adequada é fundamental para manter as estradas em boas condições de operação, uma vez que a água é responsável por acelerar a destruição dos pavimentos e taludes. É amplamente conhecido que os danos mais comuns e significativos ocorrem durante a época das chuvas. 

No artigo de hoje vamos trazer algumas das noções básicas para projetos e implementações de dispositivos de drenagem, tais como bueiros, caixas coletoras, bocas de lobo, poços de visita, drenos, valetas, sarjetas, canaletas, descidas d'água e dissipadores.

Quais materiais normalmente são utilizados?

Os materiais comumente empregados na construção destas obras são:

• peças pré-moldadas de concreto, tais como tubos de concreto simples ou armado, galerias celulares, tampas de caixas coletoras, poços de visita etc.;
• tubos de chapas metálicas corrugadas ou de PEAD (Polietileno de Alta Densidade);
• madeira e pregos para formas, escoramentos etc.;
• agregados, cimento e água para confecção de concreto;
• aço em barras, para armaduras do concreto;
• pedras de vários tipos, dimensões e formatos para alvenarias, enrocamentos, gabiões etc.;
• alvenaria de blocos de concreto;
• agregados para filtros drenantes e fundações de bueiros;
• geotêxteis para obras de canalização e drenagem subterrânea;
• gabiões para revestimentos de canais;
• leivas, mudas ou sementes de grama ou de outras espécies vegetais.

Etapa de projeto

O projeto de drenagem de uma estrada vicinal deve seguir as orientações contidas nas Instruções de Projeto do DER/SP, IP-DE-H00/001 e 002, Estudos Hidrológicos e Projeto de Drenagem, respectivamente. Para realizar o dimensionamento hidráulico, é necessário obter dados como a área da bacia, sua declividade média, seu revestimento e a natureza do solo. Quando esses dados não estão disponíveis, é possível realizar uma inspeção local para obtê-los.

As informações sobre a área da bacia e sua conformação podem ser obtidas em plantas cartográficas, aerofotográficas ou aerofotogramétricas disponíveis no IBGE (escala 1:50.000) ou no IGC (Instituto Geográfico e Cartográfico da Universidade de São Paulo) na escala 1:10.000, ou por meio de levantamentos topográficos realizados no local.

Na elaboração dos projetos de drenagem, são adotados critérios, como a "chuva de projeto", que é baseada em um determinado índice pluviométrico. A intensidade das chuvas não é a mesma todos os anos, e uma análise dos dados históricos permite avaliar qual a maior intensidade de chuva que ocorreu em um determinado intervalo de tempo. 

A probabilidade de ocorrência dessa chuva em um intervalo de tempo é chamada de "período de retorno" ou "recorrência", e a intensidade da chuva é denominada "chuva de projeto". O período de retorno está associado à importância da obra: quanto maior o período considerado, mais importante é a obra. Por exemplo, para o projeto de pontes, utiliza-se um período maior do que para o projeto de canaletas.

Na maioria das vezes, é necessário utilizar um período de recorrência e a chuva de projeto específicos para cada tipo de obra, de acordo com a região em estudo. No caso do projeto de vicinais, a definição desses parâmetros deve seguir as recomendações da Instrução de Projeto IP-DE-H00/001, do DER/SP.

Para calcular a vazão de bacias com área de drenagem menor ou igual a 50 km², devem ser utilizados métodos indiretos baseados em estudos de intensidade, duração e frequência das chuvas da região. Para bacias com área maior que 50 km², se houver dados fluviométricos em quantidade e qualidade suficientes, deve ser utilizado o método estatístico direto. Caso contrário, devem ser utilizados métodos diretos consagrados no meio técnico. Portanto, é importante escolher o método de cálculo de vazões de projeto mais adequado, de acordo com a área da bacia hidrográfica, seguindo as recomendações da Instrução de Projeto IP-DE-H00/001, do DER/SP.

Uma vez que as vazões são conhecidas, é possível dimensionar os diversos dispositivos de um sistema de drenagem, tais como sarjetas, bueiros, valetas, entre outros, de acordo com as características específicas do projeto.

Travessias

Bueiros e galerias são dispositivos usados em estradas para permitir a passagem da água de um lado para outro de um talvegue. Sua declividade deve estar entre 0,5% e 5%, com casos extremos chegando a 8%, mas com ancoragens projetadas para os tubos. 

A velocidade máxima da água no conduto deve ser considerada e pode ser encontrada na IP-DE-H00/002. As fundações podem ser construídas de acordo com dois padrões: salientes ou em vala. As tabelas fornecem as bitolas das chapas metálicas e as resistências necessárias para os tubos de concreto em função de diferentes alturas de aterro, diâmetros internos e tipos de fundação.

Ao construir dispositivos de drenagem para atravessar cursos d'água em estradas, é importante considerar a existência de outras estradas nas proximidades para obter uma estimativa da seção de vazão necessária. 

A declividade ideal deve estar entre 0,5% e 5%, mas casos extremos podem chegar a 8% com ancoragens para os tubos. É importante fixar a declividade máxima com base na velocidade máxima admissível da água no conduto. As fundações das travessias podem ser construídas em dois padrões, salientes ou em vala. É necessário evitar apoiar bueiros de chapas metálicas em bases rígidas de concreto. 

Existem tabelas que fornecem informações sobre bitolas de chapas metálicas e resistências necessárias para tubos de concreto em diferentes situações, e a ABNT tem normas e ensaios aplicáveis aos tubos de concreto.

Caixas Coletoras e Bocas de Lobo

Destinam-se à coleta das águas superficiais provenientes das sarjetas ou valetas, conduzindo-as a um bueiro.

Poço de Visita

É um dispositivo que possui uma câmara espaçosa no fundo e uma chaminé que dá acesso à superfície do terreno, de forma a permitir inspeção e limpeza do bueiro.

É utilizado nos seguintes casos:

• pontos intermediários de canalizações extensas, para permitir limpeza e manutenção;

• pontos de mudança de declividade e/ou de direção dos condutos;
• pontos de conexão de vários condutos.

Drenos Profundos e de Pavimento

Caixas coletoras e bocas de lobo são utilizadas para coletar as águas superficiais das sarjetas e valetas e conduzi-las a um bueiro. Já o poço de visita é um dispositivo com uma câmara espaçosa no fundo e uma chaminé de acesso à superfície para permitir inspeção e limpeza do bueiro. É usado em pontos intermediários de canalizações extensas, em mudanças de declividade e/ou direção dos condutos e em pontos de conexão de vários condutos.

Sarjetas, Valetas, Canaletas

Os dispositivos de drenagem superficial incluem sarjetas e valetas usadas na plataforma da estrada e para proteger o corpo estradal. Quando usados para proteger taludes, são chamados de valetas de proteção. A declividade a ser usada no projeto depende do greide da via e do material usado. Deve-se evitar declividades muito elevadas para evitar problemas de erosão. O revestimento deve ser escolhido de acordo com a velocidade de escoamento da água.

Descidas de Água

Para evitar erosões nos pontos baixos dos aterros e onde o fluxo de água está próximo da capacidade de escoamento, são necessárias saídas de água, chamadas de "rápidos", com declividades muito altas e revestidas de concreto. Dissipadores de energia devem ser instalados no final dos rápidos. O espaçamento entre as saídas de água deve ser estudado por um profissional experiente e depende do greide da estrada, da capacidade de descarga das sarjetas e da vazão a ser transportada.

 Dissipadores e Escadas

Dissipadores de energia são estruturas que reduzem a velocidade da água e evitam a erosão. Eles devem ser usados em descidas de água, valetas, bueiros e outros dispositivos que deságuam em áreas propensas à erosão. As escadas hidráulicas são dispositivos usados para conduzir a água pelos taludes de cortes e aterros e devem ser projetadas em pontos baixos, curvas verticais côncavas e limites de comprimento crítico de canaletas e sarjetas. É importante evitar saídas de bueiros nas saias de aterros ou taludes de cortes.

Valetas de Proteção

As valetas de proteção são construídas no lado montante do corpo estradal para interceptar as águas que possam atingir o talude do corte ou aterro. Valetas revestidas de concreto são recomendadas para solos permeáveis ou suscetíveis a erosão, enquanto que revestimentos com grama em placas são recomendados para solos menos permeáveis e mais resistentes.

CONSTRUÇÃO

Travessias

As travessias compreendem os bueiros que podem ser classificados quanto à natureza dos materiais, à forma e ao número de linhas, conforme a tabela abaixo.

As passagens para veículos podem ser feitas de diferentes materiais, tais como concreto, metal ou células de concreto armado. As passagens de concreto são constituídas por linhas de tubos, com diâmetros que variam de 0,60 m a 1,50 m. As passagens metálicas podem ser lisas ou corrugadas, sendo estas últimas mais comuns. Seu diâmetro pode chegar a 7,60 m nos casos em que são compostas por várias chapas. Elas podem ter seção circular ou lenticular.

As passagens celulares são feitas de concreto armado, podendo ter seção quadrada ou retangular, simples ou múltipla. É necessário fazer um estudo sobre a fundação, preferencialmente com base em resultados de ensaios e sondagens.

A escavação para colocação das passagens deve ser mecânica, exceto em casos em que as dimensões ou a localização da obra não permitam. As valas devem ter dimensões e posições estabelecidas no projeto, com uma inclinação mínima do fundo de 1% no sentido de jusante para montante, a menos que indicado em contrário no projeto.

O material escavado pode ser reservado para uso posterior, caso a fiscalização da obra o permita. Caso contrário, deve ser transportado para fora do local.

As passagens não devem ser assentadas diretamente no fundo das valas. Para seu assentamento, devem ser construídos berços de 1ª classe (brita) ou concreto, dependendo da carga de aterro sobre a passagem. Os berços devem seguir o desenho do projeto padrão DER/SP.

Para bueiros tubulares com berço de concreto, a primeira etapa de concretagem deve ser realizada até uma altura que permita o assentamento dos tubos com as bolsas e pontos intermediários colocados nos tubos para mantê-los na cota prevista em projeto. A segunda etapa de concretagem deve ser realizada garantindo a perfeita aderência com a primeira etapa. O concreto deve ser vibrado para garantir um perfeito envolvimento dos tubos pelo berço.

No assentamento de bueiros sobre berço de brita, a primeira camada de brita deve atingir a superfície inferior dos tubos, permitindo que eles se acomodem no berço com pequenos movimentos dos tubos. Se necessário, material deve ser retirado da posição das bolsas dos tubos. 

Após o posicionamento correto dos tubos em alinhamento e cota, deve-se completar o enchimento do berço, acomodando e compactando cuidadosamente o material para garantir que o berço envolva completamente os tubos até as alturas correspondentes especificadas nos projetos padrão. 

As juntas dos tubos de concreto devem ser rígidas e de argamassa de cimento e areia de traço mínimo 1:3. A argamassa não utilizada em até 45 minutos após a preparação deve ser descartada. Os tubos devem ser assentados de montante para jusante, de acordo com o alinhamento e elevações indicadas no projeto e com as bolsas montadas no sentido contrário ao fluxo de escoamento.

Caixas Coletoras, Bocas de Lobo, Poços de Visita

A execução das caixas coletoras, bocas de lobo e poços de visita deve ser orientada pelos projetos padrão do DER/SP. A escolha do projeto padrão adequado à obra deve seguir o especificado no projeto; o mesmo ocorre com as “cabeças” dos bueiros, constituídas

normalmente por testa, alas e soleira na boca de jusante, e pelos mesmos elementos, ou então por uma caixa coletora, na boca de montante.

Drenos Profundos

Para a instalação dos drenos profundos compostos por material drenante (pedra britada limpa e isenta de argila e matérias orgânicas, com faixa granulométrica conforme projeto), material filtrante (mantas geotêxteis não tecidas de poliéster, com permeabilidade e espessura indicadas no projeto) e tubos drenos perfurados ou não (de PVC rígido ou PEAD, com diâmetros e dimensões indicadas no projeto), é necessário seguir as seguintes etapas:

1. Abrir a vala do dreno no sentido de jusante para montante, atendendo às dimensões e declividade estabelecidas no projeto.
2. Armazenar o material escavado próximo ao local, sem prejudicar a configuração do terreno e o escoamento das águas superficiais.
3. Descarregar os drenos transversais em drenos longitudinais que, por sua vez, descarregam em dispositivos de saídas posicionados em seções de aterro.
4. Fixar a manta geotêxtil nas paredes e na superfície adjacente à vala com grampos de ferro de 5 mm dobrados em "U".
5. Preencher a vala no sentido de montante para jusante com os materiais especificados no projeto, seguindo as seguintes particularidades:
• Preparar uma camada de 10 cm de espessura no fundo da vala com o material drenante.
• Posicionar os orifícios dos tubos perfurados para baixo e a bolsa do lado de montante.
• Completar o enchimento da cava com o material drenante, acomodado em camadas individuais de cerca de 20 cm cada, até a cota especificada no projeto, mantendo a integridade do tubo durante a operação de acomodação.
• Dobrar e costurar o geotêxtil, complementando o envelopamento. A sobreposição da manta nas emendas longitudinais deve ser de 20 cm com costura ou 50 cm sem costura.
6. Aplicar e compactar o selo de argila, quando previsto em projeto.
7. Executar as saídas de concreto de acordo com o projeto-tipo adotado. Nos cortes, os drenos devem ser defletidos em cerca de 45º, com raio da ordem de 5,00 m, prolongando-se no mínimo 1,00 m além do off-set do aterro anexo. Se necessário, executar escavação que garanta adequado fluxo às águas conduzidas pelo dreno.

Sarjetas, Valetas, Canaletas

As opções de revestimento para as sarjetas e valetas trapezoidais incluem grama em placas, cascalho compactado, revestimento primário ou concreto fck=15 MPa, conforme especificado no projeto. A execução deve seguir os projetos padrão do DER/SP, PP-DE-H07/003 e PP-DE-H07/004, no caso das valetas de banquetas de corte e aterro. As sarjetas devem ter junta seca a cada 15 m durante a execução. Para as valetas trapezoidais, a declividade mínima exigida é de 0,50%.

Descidas de Água

Deve-se conduzir a água da plataforma por uma sarjeta até encontrar as descidas d'água, que podem ser do tipo "rápido" ou "escada" de acordo com o projeto e a vazão. As descidas d'água devem ser construídas em concreto armado (fck=20 MPa) e encaixadas no talude do aterro. Após a execução, deve-se fazer o reaterro lateral com material argiloso e o revestimento do talude com grama em placas.

As descidas tipo "rápido" podem ser lançadas no terreno natural com um dissipador de energia, em sarjetas de concreto ou em valetas trapezoidais de concreto. Já as descidas de aterro tipo "escada" podem ser lançadas no terreno natural com um dissipador de energia ou em valetas trapezoidais de concreto. As descidas d'água em corte podem ser lançadas em caixa coletora, boca de lobo ou sarjeta de corte.

A altura mínima da valeta de pé de aterro que receberá o lançamento do tipo "rápido" deve ser de 30 cm, e ela deve ser revestida em concreto do tipo DR-3B. No caso das descidas tipo "escada", o topo das paredes laterais do dispositivo deve estar no mínimo 10 cm abaixo da superfície lateral do talude.

A execução das descidas d'água deve ser orientada pelos projetos padrão do DER/SP, que são apresentados nos desenhos PP-DE-H07/015 a PP-DE-H07/029.

Dissipadores de Energia

Os dissipadores de energia devem ser executados com enrocamento de pedra argamassada de diâmetro 20 cm ou pedra lançada, e podem ser na saída de valetas, canaletas ou bueiros.  A execução dos dissipadores deve ser orientada pelo projeto padrão do DER/SP, PP-DE-H07/011.

Valetas de Proteção

As valetas de proteção, tanto nos cortes como nos aterros devem ser executadas dentro da faixa de domínio, distantes 3,0 m dos respectivos taludes, como especificado no projeto padrão do DER/SP, PP-DE-H07/004.

O assentamento das valetas deve acompanhar a declividade do terreno natural, porém deve-se assegurar o escoamento da água. Para isso deve ser mantida declividade mínima de 0,50 %. A figura a seguir ilustra problemas de drenagem em estradas vicinais devido à ausência de elementos de drenagem superficial.

Fonte do conteúdo: Departamento de Estradas de Rodagem do Estado de São Paulo (DER/SP) Manual Básico de Estradas e Rodovias Vicinais: Volume I - Planejamento,