Victor Gustavo Chiari André Jonas Tafarelo Emerson José Ananias

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CONINFRA 2009 - 3º CONGRESSO DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES São Paulo – 29 a 31 de Julho de 2009 Victor Gustavo Chiari Victor Gustavo Chiari André Jonas Tafarelo André Jonas Tafarelo Emerson José Ananias Emerson José Ananias USO DE GEOCOMPOSTO DRENANTE EM USO DE GEOCOMPOSTO DRENANTE EM RODOVIAS – CASO DE OBRA RODOVIAS – CASO DE OBRA

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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?. - PowerPoint PPT Presentation

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Victor Gustavo ChiariVictor Gustavo Chiari

André Jonas TafareloAndré Jonas Tafarelo

Emerson José AnaniasEmerson José Ananias

USO DE GEOCOMPOSTO DRENANTE USO DE GEOCOMPOSTO DRENANTE EM RODOVIAS – CASO DE OBRAEM RODOVIAS – CASO DE OBRA

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A água no pavimento poderá causar efeitos prejudiciais?A água no pavimento poderá causar efeitos prejudiciais?

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Pode levar a danos gerais por umidade, redução do Pode levar a danos gerais por umidade, redução do

módulo elástico e perda de resistência;módulo elástico e perda de resistência;

O aumento de umidade da base e sub-base leva a perda O aumento de umidade da base e sub-base leva a perda

de rigidez;de rigidez;

A redução do módulo elástico pode levar a maior A redução do módulo elástico pode levar a maior

susceptibilidade erosiva;susceptibilidade erosiva;

Processo de defeitos no pavimento, em especial trincas Processo de defeitos no pavimento, em especial trincas

do revestimento e o aumento da irregularidade do revestimento e o aumento da irregularidade

longitudinal.longitudinal.

A água no pavimento poderá causar efeitos prejudiciais?A água no pavimento poderá causar efeitos prejudiciais?

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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?Quais as vantagens em realizar uma boa drenagem?

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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:Os principais tipos de drenagem rodoviária são:

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Quais os objetivos e características da drenagem profunda? Quais os objetivos e características da drenagem profunda?

Os drenos profundos têm por objetivo principal Os drenos profundos têm por objetivo principal

interceptar o fluxo da água subterrânea através do interceptar o fluxo da água subterrânea através do

rebaixamento do lençol freático, impedindo-o de atingir o rebaixamento do lençol freático, impedindo-o de atingir o

subleito.subleito.

Os drenos profundos são instalados, preferencialmente, Os drenos profundos são instalados, preferencialmente,

em profundidades da ordem de 1,00 a 2,00m, tendo por em profundidades da ordem de 1,00 a 2,00m, tendo por

finalidade captar e aliviar o lençol freático e, finalidade captar e aliviar o lençol freático e,

consequentemente, proteger o corpo estradal.consequentemente, proteger o corpo estradal.

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Vamos facilitar o processo de escoamento da água ...Vamos facilitar o processo de escoamento da água ...

Solução em Solução em geossintéticosgeossintéticos

Solução convencional Solução convencional (brita + geotêxtil)(brita + geotêxtil)

Detalhe

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Vamos facilitar o processo de escoamento da água ...Vamos facilitar o processo de escoamento da água ...

Solução em Solução em geossintéticosgeossintéticos

Solução convencional Solução convencional (brita + geotêxtil)(brita + geotêxtil)

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Vamos facilitar o processo de escoamento da água ...Vamos facilitar o processo de escoamento da água ...

Solução em Solução em geossintéticosgeossintéticos

Solução convencional Solução convencional (brita + geotêxtil)(brita + geotêxtil)

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Caso de Obra – Rodovia Péricles Bellini – SP 461Caso de Obra – Rodovia Péricles Bellini – SP 461

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O geocomposto drenante é um elemento condutor de O geocomposto drenante é um elemento condutor de

fluxo cuja metodologia de dimensionamento é a mesma fluxo cuja metodologia de dimensionamento é a mesma

utilizada para drenos tradicionais.utilizada para drenos tradicionais.

Método utilizadoMétodo utilizado

Ábaco de McClelland (1943)Ábaco de McClelland (1943)

FinalidadeFinalidade

Determinar a vazão da água a ser transportada pelos Determinar a vazão da água a ser transportada pelos tubos dreno através do seu espaçamento e do nível de tubos dreno através do seu espaçamento e do nível de rebaixo do lençol freático. Isso determinará a água que rebaixo do lençol freático. Isso determinará a água que deverá ser captada pelo geocomposto drenante.deverá ser captada pelo geocomposto drenante.

Como uma drenagem profunda é dimensionada?Como uma drenagem profunda é dimensionada?

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7.0D

d

Para o dimensionamento da vazão que deveria ser escoada pelo dreno, Para o dimensionamento da vazão que deveria ser escoada pelo dreno, utilizou-se os seguintes parâmetros:utilizou-se os seguintes parâmetros:  DD = 1.0 = 1.0 Diferença de cotas entre o lençol freático, antes da drenagem, e o Diferença de cotas entre o lençol freático, antes da drenagem, e o

N.A. máximo nos drenos [m];N.A. máximo nos drenos [m];L L = 5.0 = 5.0 Distância entre os drenos [m];Distância entre os drenos [m];d d = 0.7 = 0.7 Rebaixamento mínimo do nível freático [m];Rebaixamento mínimo do nível freático [m];k k = 10= 10-3-3 Coeficiente de permeabilidade do solo [m/s];Coeficiente de permeabilidade do solo [m/s];yy = 0.05 = 0.05 Relação entre volume de água livre e volume de solo, usualmente 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).da ordem de 0.01, podendo variar de 0.05 (areias) a 0.02 (argilas).

Calculando a primeira relação:Calculando a primeira relação:

Geocomposto Drenante

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Ábaco de McCllelandÁbaco de McClleland

0.700.70

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Com este valor, é possível entrar no ábaco de McClelland (linha vermelha) e Com este valor, é possível entrar no ábaco de McClelland (linha vermelha) e obter o valor de tkD / yLobter o valor de tkD / yL22 = = 0.0610.061..  

Ábaco de McCllelandÁbaco de McClleland

0.0610.061

0.700.70

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0.2920.292

Com isso é possível determinar o tempo para o rebaixamento da superfície Com isso é possível determinar o tempo para o rebaixamento da superfície freática na situação proposta.freática na situação proposta.

Para o dimensionamento do sistema é necessário obter o valor da vazão que é 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):facilmente extraído da relação q/kD no ábaco de McClelland (linha azul):  

292.0kD

q

então:então:

msmq /)/(1092.2110292.0 343

ouou 0.292 (l/s) / m0.292 (l/s) / m

t = 75.65 segundos = 1.25 minutost = 75.65 segundos = 1.25 minutos

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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 hidráulicokb = 10-2 Permeabilidade da brita 1 [m/s]

 Para o geocomposto drenante:   h = 1.0 Altura da trincheira [m]

= 18.0 Peso específico do solo que o geocomposto drenante está inserido [kN/m3]

Eficiência do geocomposto drenante comparado a uma Eficiência do geocomposto drenante comparado a uma

trincheira convencional de brita + geotextiltrincheira convencional de brita + geotextil

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De acordo com a Lei de Darcy temos: V = kV = kbb.i = 10.i = 10-2-2.1 = 0.01 (m/s)/m ,.1 = 0.01 (m/s)/m ,  A vazão que escoará pelo dreno, considerando uma drenagem vertical, por metro de trincheira, será: Q = b.hQ = b.htrtr.V = 0.3 . 1.00 . 0.01 = 0.003 m.V = 0.3 . 1.00 . 0.01 = 0.003 m33/s = 3.0 (l/s)/m/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:

mslQadmCV /)/(54.1

Capacidade de vazão da trincheira de brita + geotêxtil Capacidade de vazão da trincheira de brita + geotêxtil

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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 = P = .h.K.h.K00 = 18.1.0.50 = 9.00 kPa = 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:

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

Solo K0

Argila 0.70 a 0.75

Areia Solta 0.45 a 0.50

Areia Compacta 0.40 a 0.45

Capacidade de vazão do geocomposto drenanteCapacidade de vazão do geocomposto drenante

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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: 

mslFRFRFRFR

QQ

BCCCCRINadmMD /)/(78.1

59.1

84.2

)(

Capacidade de vazão do geocomposto drenanteCapacidade de vazão do geocomposto drenante

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16.154.1

72.1

admCV

admMD

Q

Q

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: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.

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Fotos da aplicação do geocomposto na Rodovia SP 461Fotos da aplicação do geocomposto na Rodovia SP 461

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BibliografiaBibliografia

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Lambe, T.W. and Whitman, R.V. (1979). “Soil Mechanics”, SILambe, 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”, 4Koerner, R. M. (1998). “Designing with Geosynthetics”, 4 thth

Edition, Prentice Hall, USA.Edition, Prentice Hall, USA.

McClelland, B. (1943). “Large Scale Model Studies of HighwayMcClelland, 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. - 2. ed. - Rio de Manual de drenagem de Rodovias - DNIT. - 2. ed. - Rio de Janeiro, 2006. 333p. (IPR. Publ., 724).Janeiro, 2006. 333p. (IPR. Publ., 724).

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