UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
ESCOLA POLITÉCNICA
DEPARTAMENTO DE TRANSPORTES
CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM PAVIMENTAÇÃO
EFREN DE MOURA FERREIRA FILHO
LUIZ CARLOS ALMEIDA DE ANDRADE FONTES
AVALIAÇÃO
CRÍTICA
DOS
PROCEDIMENTOS
METODOLÓGICOS
EMPREGADOS
NO
PROJETO
E
DIMENSIONAMENTO
DE
DRENOS
DE
PAVIMENTO
RODOVIÁRIO NA AVENIDA DEPUTADO LUIS EDUARDO
MAGALHÃES, EM SALVADOR/BAHIA
ESTUDO DE CASO
Salvador-BA
2010
EFREN DE MOURA FERREIRA FILHO
LUIZ CARLOS ALMEIDA DE ANDRADE FONTES
AVALIAÇÃO
CRÍTICA
DOS
PROCEDIMENTOS
METODOLÓGICOS
EMPREGADOS
NO
PROJETO
E
DIMENSIONAMENTO
DE
DRENOS
DE
PAVIMENTO
RODOVIÁRIO NA AVENIDA DEPUTADO LUIS EDUARDO
MAGALHÃES, EM SALVADOR/BAHIA
ESTUDO DE CASO
Monografia apresentada ao Curso de Especialização em Pavimentação
Escola Politécnica da Universidade Federal da Bahia, como requisito
para obtenção do título de Especialista
Orientador: Engo Ms ANÍBAL COELHO DA COSTA
Co-Orientador: Engo Ms LUIS EDMUNDO PRADO DE CAMPOS
Salvador - BA.
2010
F383
Ferreira Filho, Efren de Moura
Avaliação crítica dos procedimentos metodológicos
empregados no projeto e dimensionamento de drenos de
pavimento rodoviário na Avenida Deputado Luis Eduardo
Magalhães, em Salvador-Bahia: estudo de caso / Efren de
Moura Ferreira Filho, Luiz Carlos de Andrade Fontes.
Salvador, 2010
114 f. : il. color.
Orientador: Prof. Dr. Aníbal Coelho da Costa
Co-Orientador: Prof. Dr. Luis Eduardo Prado de Campos
Monografia (especialização) – Universidade Federal da
Bahia. Escola Politécnica, 2010.
1. Drenagem de rodovias. 2. Águas subterrâneas –
Escoamento. I. Fontes, Luiz Carlos Almeida de Andrade.II.
Costa, Aníbal Coelho da III. Campos, Luis Eduardo Prado de.
IV. Universidade Federal da Bahia. V. Título.
CDD.: 625.734
EFREN DE MOURA FERREIRA FILHO
LUIZ CARLOS ALMEIDA DE ANDRADE FONTES
AVALIAÇÃO
CRÍTICA
DOS
PROCEDIMENTOS
METODOLÓGICOS
EMPREGADOS
NO
PROJETO
E
DIMENSIONAMENTO
DE
DRENOS
DE
PAVIMENTO
RODOVIÁRIO NA AVENIDA DEPUTADO LUIS EDUARDO
MAGALHÃES, EM SALVADOR/BAHIA
ESTUDO DE CASO
Monografia apresentada como requisito para obtenção do título de Especialista, Escola
Politécnica, Universidade Federal da Bahia
Aprovada em 23 de Março de 2010.
Banca Examinadora
.
Engo e Ms Aníbal Coelho da Costa, Orientador
Departamento de Infra-Estrutura de Transportes do Estado da Bahia – DERBA
Engo Bruno Jardim da Silva, Examinador
Universidade Federal da Bahia - UFBA
Engo e Especialista Marcos Augusto Jabôr, Examinador
Departamento de Estradas de Rodagem de Minas Gerais - DERMG
iii
DEDICATÓRIA
Dedicamos este trabalho primeiramente a Deus;
Dedicamos esta monografia a nossa família, pela fé e confiança demonstrada;
Aos nossos amigos, pelo apoio incondicional;
Aos Professores, pelo simples fato de estarem dispostos a ensinar;
Aos Orientadores, pela paciência demonstrada no decorrer do trabalho;
Enfim, a todos que de alguma forma tornaram este caminho mais fácil de ser seguido.
iv
AGRADECIMENTOS
Em primeiro lugar agradecemos a DEUS, por acreditar que a nossa existência pressupõe uma
outra infinitamente superior.
Nossos sinceros agradecimentos a todos aqueles que de alguma forma doaram um pouco de si
para que a conclusão deste trabalho se tornasse possível:

As nossas esposas e filhos pelo carinho, companheirismo, por todos os momentos de
felicidades, alegrias e principalmente, de dificuldades, pois nas dificuldades é que nos
deram forças para crescermos e nos tornarmos melhores;

Ao nosso Orientador, Mestre Aníbal Coelho da Costa, pelo apoio e disponibilidade
nesta tarefa;

Ao Co-Orientador, Mestre Luis Edmundo Prado de Campos, pela presteza, dedicação
e generosidade no decorrer do andamento do nosso trabalho;

Ao Engenheiro Marcos Augusto Jabôr, por ter despertado nosso interesse pela
drenagem das rodovias e pelas excelentes sugestões oferecidas durante os vários
momentos de diálogos técnicos, contribuindo sobremaneira para o enriquecimento do
nosso trabalho;

Ao Engenheiro Aylton Alvarez Garrido, guerreiro de muitas lutas, pelo apoio dado nas
informações técnicas sobre drenagem subsuperficial e que nunca mediu esforços para
nos ajudar;

À Prefeitura Municipal de Salvador/SUCOP, mediante os Engenheiros Antonio Carlos
Costa e Juan Gómez Cordero, pelo suporte inicial, permitindo acesso à documentação
técnica – AVENIDA DEPUTADO LUIS EDUARDO MAGALHÃES/PROJETO
EXECUTIVO – VOLUME 1: Relatório de Projeto, que pode ser localizado na
Biblioteca da Superintendência de Urbanização da Capital – SURCAP, bem como
para a realização de coleta de material na Avenida Deputado Luis Eduardo Magalhães,
mediante permissão para abertura de poço de sondagem e realização de ensaios in situ;
v

Ao corpo técnico do Laboratório de Geotecnia da Escola Politécnica da Universidade
Federal da Bahia, em especial aos Professores Luis Edmundo Prado de Campo e Paulo
César Burgos, e aos prestativos e dedicados técnicos Armando José da Silva, Mariana
Leite Cunha, José Renato da Silva e José Magno da Silva Sobrinho pelo constante
apoio durante as coletas de materiais nas jazidas e na abertura do poço de sondagem,
assim como na realização dos ensaios de laboratório, sempre com motivada alegria e
disposição;

Ao Professor Dr. Sandro Lemos Machado, Coordenador do Laboratório de Geotecnia
Ambiental da Escola Politécnica da Universidade Federal da Bahia, que de maneira
incondicional ofereceu total apoio para utilização do equipamento Guelph na
realização dos ensaios de permeabilidade de campo/interpretação, disponibilizando o
técnico Jeová Cirilo da Gama durante todo o procedimento, a quem igualmente
registramos nossa gratidão;

Aos colegas do DERBA, Engenheiros Ubirajara Manoel de C. Souza e Solange Bastos
Costa, pelos ensinamentos e esforço colaborativo para que fosse possível a realização
dos ensaios de laboratório, bem como ao grande Laboratorista Pedro Alcântara, pela
prontidão em nos ajudar na realização dos ensaios.

Ao Coordenador do Curso de Pavimentação/Departamento de Transportes da Escola
Politécnica/UFBA, Prof. MC Élio Santana Fontes, pelas constantes cobranças e
incentivo para a elaboração deste trabalho monográfico;

Aos funcionários do Núcleo de Serviços Tecnológicos da Escola Politécnica/UFBA
pelo sempre gentil atendimento aos alunos do Curso de Pavimentação, em especial à
Secretaria Reijane Silva Gomes;

Aos colegas do Departamento de Transportes da Escola Politécnica/UFBA e do
Departamento de Ciências Exatas e da Terra – Campus I da Universidade do Estado da
Bahia pelo apoio à qualificação do docente Luiz Carlos Almeida de Andrade Fontes,
bem como à Escola Média de Agropecuária Regional da CEPLAC, pela liberação e
apoio à qualificação do docente Efren de Moura Ferreira Filho;

E, por fim, agradecemos, a todos que, de forma indireta, contribuíram para a realização
do nosso trabalho monográfico, principalmente nos diversos momentos em que
vi
surgiram dificuldades na sua execução, destacando-se de modo especial à generosa e
não amplamente reconhecida sociedade brasileira de rostos anônimos que continua a
patrocinar a evolução intelectual e profissional dos autores, servidores públicos com
imensa honra desta condição, mediante instituições de ensino públicas e gratuitas.
vii
“Se tens que lidar com água, consulte primeiro a experiência, depois a razão”.
Leonardo da Vinci
viii
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS............................................................................................................xii
LISTA DE CROQUIS...........................................................................................................xv
LISTA DE QUADROS.........................................................................................................xvi
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS.........................................................................xvii
LISTA DE SÍMBOLOS .......................................................................................................xix
RESUMO.............................................................................................................................xxiii
ABSTRACT........................................................................................................................ xxiv
CAPITULO 1 (A PESQUISA)
1 INTRODUCÃO......................................................................................................................1
1.1 IMPORTÂNCIA DA PESQUISA.....................................................................................2
1.1.1 Objetivos da Pesquisa.............................................................................................4
1.1.1.1 Objetivo Geral...............................................................................................4
1.1.1.2 Objetivos Específicos....................................................................................4
1.2 CARACTERÍSTICAS DO EMPREEDIMENTO RODOVIÁRIO URBANO.................5
1.2.1 Localização e Descrição..........................................................................................5
1.2.2 Estudos de Engenharia Realizados........................................................................7
1.2.2.1 Estudos Geotécnicos e Geológicos...............................................................8
1.2.2.2 Estudos Hidrológicos....................................................................................9
1.2.3 Projetos de Engenharia Elaborados....................................................................13
1.2.3.1 Projeto de Drenagem...................................................................................14
1.2.3.2 Projeto de Pavimentação.............................................................................16
1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO MONOGRÁFICO.......................................... ...........19
ix
CAPITULO 2 (REVISÃO BIBLIOGRÁFICA)
2 REVISÃO DA LITERATURA........................................................................................20
2.1 ESTADO DA ARTE:visão panorâmica.......................................................................20
2.2 EFEITOS DELETÉRIOS DA PRESENÇA DA ÁGUA..............................................23
2.2.1 Origem da Água nos Pavimentos......................................................................26
2.2.1.1 Infiltração.................................................................................................26
2.2.1.2 Capilaridade.............................................................................................30
2.3 O MOVIMENTO DA ÁGUA EM MEIOS POROSOS...............................................30
2.3.1 Movimento da Água Livre nos Pavimentos e seus Efeitos......... ...................31
2.3.1.1 Análise dos Defeitos mais Preponderantes Devido a Movimentação da
Água Livre...............................................................................................33
2.4 CONCEPÇÕES DE PROJETOS DE DRENAGEM SUBSUPERFICIAL..................37
2.4.1 Aspectos Conceituais Envolvidos na Teoria Hidrodinâmica nos Meios
Porosos................................................................................................................39
2.4.1.1 Componentes do Sistema.........................................................................40
2.4.1.1.1 Camada Drenante.................................................................................40
2.4.1.1.2 Drenos Rasos Longitudinais.................................................................45
2.4.1.1.3 Saídas Laterais dos Drenos..................................................................48
2.5 CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO...................................................................49
2.5.1 Estimativa da Infiltração de Projeto: volume de água que infiltra na estrutu
ra..........................................................................................................................49
2.5.1.1 Método de Cedergren...............................................................................49
2.5.1.2 Método da AASHTO/FHWA.................................................................. 50
2.5.2 Dimensionamento Hidráulico da Camada Drenante......................................51
2.5.3 Dimensionamento dos drenos longitudinais subsuperficiais coletores,
incluindo a definição do espaçamento entre as saídas de água.................... 52
2.5.4 Vazão de projeto.................................................................................................52
2.6 RELAÇÕES ENTRE O SISTEMA DE DRENAGEM SUBSUPERFICIAL E A
DRENAGEM DE PAVIMENTO DO PONTO DE VISTA DO DIMENSIONA
MENTO........................................................................................................................ 55
2.7 CONSIDERAÇÕES FINAIS........................................................................................55
x
CAPITULO 3 (ASPECTOS METODOLÓGICOS)
3 PROCEDIMENTOS E METODOLOGIA EXPERIMENTAL...................................57
3.1 ESTUDO E CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS UTILIZADOS NA CONS
TRUÇÃO DO CORPO ESTRADAL E NOS DRENOS RASOS LONGITUDI
NAIS............................................................................................................................ 65
3.1.1 Laboratório de Geotecnia/UFBA......................................................................65
3.1.2 Laboratório de Geotecnia Ambiental/UFBA...................................................68
3.1.3 Laboratório do Departamento de Infra-Estrutura do Estado da Bahia/
DERBA................................................................................................................69
3.2 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE PARCIAL DOS RESULTADOS............................69
CAPITULO 4 (MODELAGEM TEÓRICA)
4 MODELAGEM TEÓRICA PARA A ELABORAÇÃO DO PROJETO E DIMEN
SIONAMENTO DOS DRENOS RASOS LONGITUDINAIS......................................74
4.1 TÓPICOS TEÓRICOS ESSENCIAIS..........................................................................75
4.2 BASE DRENANTE......................................................................................................76
4.2.1 Objetivo e características das bases drenantes................................................76
4.2.2 Dimensionamento hidráulico: considerações iniciais sobre o modelo teórico..77
4.2.3 Determinação da quantidade de água a drenar...............................................78
4.2.4 Determinação da espessura da camada de base drenante..............................79
4.2.5 Determinação do valor do gradiente hidráulico..............................................80
4.2.6 Dimensionamento dos drenos rasos longitudinais...........................................82
4.2.7 Dimensionamento das saídas de água para o deságüe (sangria) ...................86
4.2.8 Verificação do tempo máximo de permanência da água livre no interior
da camada de base drenante............................................................................. 87
CAPITULO 5 (APLICAÇÃO NUMÉRICA DA MODELAGEM TEÓRICA)
5 DRENAGEM SUBSUPERFICIAL NA AVENIDA DEPUTADO LUIS EDUARDO
MAGALHÃES...................................................................................................................89
5.1 DESCRIÇÃO DO SISTEMA DE DRENAGEM SUBSUPERFICIAL NO ESTUDO
MONOGRÁFICO.........................................................................................................89
5.2 APLICAÇÃO NUMÉRICA USANDO A MODELAGEM TEÓRICA DESEN
VOLVIDA.....................................................................................................................92
5.2.1 Avaliação da infiltração de projeto (Ip)...........................................................92
xi
5.2.2 Dimensionamento da camada drenante...........................................................93
5.2.3 Determinação da espessura da camada de base drenante..............................94
5.2.3.1 Comentário..............................................................................................95
5.2.4 Dimensionamento dos drenos rasos longitudinais...........................................95
5.2.5 Dimensionamento das saídas de água para o deságüe (sangria)....................96
5.2.6 Verificação do tempo máximo de permanência da água livre no interior
da camada de base drenante..............................................................................97
5.2.6.1 Comentário 1............................................................................................98
5.2.6.2 Comentário 2..........................................................................................101
5.2.6.3 Comentário 3..........................................................................................102
CAPITULO 6 (CONSIDERAÇÕES FINAIS E SUGESTÕES)...................................... 104
REFERÊNCIAS....................................................................................................................113
BIBLIOGRAFIA CONSULTADA......................................................................................116
APÊNDICES ........................................................................................................................117
xii
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1
Traçado de vale da Avenida Deputado Luis Eduardo Magalhães . . . . . . . .
Figura 1.2
Via urbana caracterizada por tráfego rápido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Figura 1.3
Via urbana com duas pistas de tráfego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Figura 1.4
Limites extremos da Avenida: à esquerda - Viaduto da BR 324; à
direita – Avenida Luís Viana Filho (“Avenida Paralela”) . . . . . . . . .
Figura 1.5
Entrada d’água (“boca de lobo”) . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...
Figura 1.6
Valeta de pé de corte-descida d’água da crista de corte . . . . . . . . . . . . . . . .
Figura 1.7
Posicionamento do dreno longitudinal junto ao meio fio . . . . . . . . . . . . . .
Figura 1.8
Detalhes do dreno do pavimento - dimensões e constituição . . . . . . . . . . . .
Figura 1.9
Detalhes da saída do dreno de pavimento
Figura 1.10
Revestimento em CAUQ apresentando ótimas características superficiais
Figura 1.11
Condições do revestimento asfáltico no trecho do túnel
Figura 1.12
Seção transversal típica de projeto do pavimento
Figura 2.1
Superfície de pavimento asfáltico com trincamento excessivo (Azevedo, 2007)
Figura 2.2
Superfície do CCP trincada (Azevedo, 2007)
Figura 2.3
Ação da água livre em pavimentos asfálticos (Azevedo, 2007)
Figura 2.4
Efeitos do bombeamento em pavimentos de CCP (Azevedo, 2007)
Figura 2.5
Esquema do sistema de drenagem subsuperficial (Azevedo, 2007)
Figura 2.6
Posicionamento recomendado para a camada drenante em pavimentos rurais
(Pereira, 2003)
Figura 2.7
Posicionamento recomendado para a camada drenante em pavimentos urbanos
(Pereira, 2008)
xiii
Figura 3.1
Areal explorado comercialmente pela empresa OTOMAR MINERAÇÃO
Figura 3.2
Coleta de amostras representativas na “Jazida de Arenoso – Aratu”
Figura 3.3
Amostragem de material na “Jazida de Arenoso – Parafuso”
Figura 3.4
Pedreira Civil – à esquerda: figura parcial da jazida; à direita: coleta de
amostras representativas de agregados pétreos
Figura 3.5
Coleta de material solo utilizado durante a terraplanagem para construção de
terreno de fundação do pavimento (subleito)
Figura 3.6
Marcação na superfície do pavimento da localização do poço de sondagem
Figura 3.7
Execução da abertura do poço de sondagem
Figura 3.8
Amostragem do revestimento em CAUQ
Figura 3.9
Amostragem da camada de base (Brita graduada)
Figura 3.10
Amostragem da camada de sub-base (areia)
Figura 3.11
Amostragem da camada drenante (colchão de areia)
Figura 3.12
Amostragem do subleito
Figura 3.13
Medida da permeabilidade da camada de base (BG)
Figura 3.14
Topo da camada de sub-base (areia – Foto à esquerda) e a medida de sua
permeabilidade (Foto à direita)
Figura 3.15
Topo da camada do subleito (Foto à esquerda) e a abertura da camada para
medida de sua espessura e da permeabilidade
Figura 3.16
Medida da permeabilidade da camada drenante ⁄subleito
Figura 4.1
Posicionamento recomendado para a camada drenante em pavimentos
tipicamente urbano (Pereira, 2008)
Figura 4.2
Modelo teórico–geométrico para o escoamento da camada de base drenante
Figura 4.3
Parcela de contribuição da vazão da camada de base drenante para o dreno
longitudinal (QR)
Figura 4.4
Detalhe geométrico-hidráulico da vazão unitária (QR)
xiv
Figura 5.1
Vista panorâmica da área de investigação
Figura 5.2
Localização da abertura do poço de sondagem, posicionado lateralmente ao
dreno longitudinal existente sob o passeio
Figura 5.3
Detalhes do dreno raso longitudinal, conforme projetado
Figura 5.4
Detalhe do dreno raso longitudinal após abertura do poço de sondagem
Figura 5.5
Localização do dreno raso longitudinal no trecho investigado e do poço de
sondagem executado na via (Estaca 439+0,00)
Figura 5.6
Sugestão para o novo posicionamento altimétrico do dreno raso longitudinal
xv
LISTA DE CROQUIS
Croquis 1
Localização do “Areal Otomar”
Croquis 2
Localização da “Jazida de Arenoso – Aratu”
Croquis 3
Localização da “Jazida de Arenoso – Parafuso”
Croquis 4
Localização da Pedreira Civil
xvi
LISTA DE QUADROS
Quadro 2.1
Banco de dados e segmentos rodoviários analisados (Wyatt e Macari, 2000)
Quadro 2.2
Coeficientes de permeabilidade (Pinto, C.S.,2000)
Quadro 3.1
Quadro informativo das amostras de materiais coletados nas jazidas
Quadro 3.2
Quadro informativo das amostras coletadas no corpo do pavimento em estudo
Quadro 3.3
ensaios de permeabilidade executados no laboratório com as amostras coletadas
na Pedreira Civil
Quadro 3.4
ensaio de permeabilidade executado no laboratório com a amostra coletada na
camada de base do pavimento em estudo
Quadro 3.5
ensaios de permeabilidade executados no campo (Permeâmetro tipo Guelph) na
camada de base do pavimento em estudo
Quadro 3.6
ensaio de permeabilidade executado no laboratório com amostra coletada na
jazida, cujo material foi empregado na construção da camada de sub-base do
pavimento em estudo
Quadro 3.7
ensaio de permeabilidade executado no laboratório com amostra coletada no
talude de corte, cujo material foi empregado na construção da camada de
subleito do pavimento em estudo
Quadro 3.8
ensaio de permeabilidade executado no laboratório com amostra coletada na
camada de sub-base do pavimento em estudo
Quadro 3.9
ensaio de permeabilidade executado no laboratório com amostra coletada na
camada de subleito do pavimento em estudo
Quadro 3.10 ensaios de permeabilidade executados no campo (permeâmetro tipo Guelph) na
camada de sub-base e na camada drenante/subleito do pavimento em estudo
xvii
Quadro 3.11 ensaio de permeabilidade executado no laboratório com a amostra coletada nas
jazidas de “Arenoso”
Quadro 5.1
Valores comerciais para canalizações da marca Kanaflex
Quadro 5.2
Resultados dos cálculos do dimensionamento
eletrônica
com emprego de planilha
xviii
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
AASHTO -
American Association of State Highway and Transportation Officials
BR
-
Rodovia Federal
BG
-
Brita Graduada
CAUQ
-
Concreto Asfáltico Usinado a Quente
CBR
-
California Bearing Ratio
CBUQ
-
Concreto Betuminoso Usinado a Quente
CCP
-
Concreto de Cimento Portland
CONDER - Companhia de Desenvolvimento da Região Metropolitana de Salvador
DERBA
-
Departamento de Infra-Estrutura de Transportes da Bahia
DNER
-
Departamento Nacional de Estradas de Rodagem
DNIT
-
Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes
DRIP
-
Drainage Requirements for Pavements
FHWA
-
Federal Highway Administration
GEPES
-
Gerência de Pesquisas e Desenvolvimento
HRB
- Higway Research Board
ISC
- Índice de Suporte Califórnia
IG
- Índice de Grupo
IP
- Índice de Plasticidade
IS
- Índice de Suporte
LL
- Limite de Liquidez
LP
- Limite de Plasticidade
ME
- Método de Ensaio
PRA
- Public Road Administration
RMS
- Região Metropolitana de Salvador
SICAR
- Sistema Cartográfico da Região Metropolitana de Salvador
SPT
- Serviço de Pesquisa Tecnológica
SURCAP - Superintendência de Urbanização da Capital
xix
SUCOP
- Superintendência de Conservação e Obras Públicas
TRB
- Transportation Research Board
UFBA
-
USA
- United States of America
USACE
- United States Army Corps of Engineers
Universidade Federal da Bahia
xx
LISTA DE SÍMBOLOS
tC
- Tempo de concentração, em horas;
L
- Comprimento do talvegue, em quilômetro;
H
- Diferença de nível entre o ponto mais afastado da bacia e o ponto do talvegue
considerado, em metros;
I
- Intensidade da chuva crítica, em litros por segundo por hectare;
TR - Tempo de recorrência, em ano;
tc
- Tempo de duração da chuva, considerado igual ao tempo de concentração da bacia
contribuinte, em minuto;
Q
- Vazão, em litros por segundo;
C
- Coeficiente de deflúvio superficial;
A
- Área da bacia contribuinte, em hectare;
CD - Coeficiente de distribuição da chuva, para área com valor superior a 20 hectares
Q
- Vazão (m³/s);
k
- Coeficiente de permeabilidade (m/s);
i
- Gradiente hidráulico (m/m);
A
- Área da seção transversal normal à direção do fluxo hidráulico (m2);
V
- Velocidade de percolação da água (m/s);
L
- Distância percolada pela água (m);
∆H - Carga hidráulica (m);
n
- Porosidade;
e
- Índice de vazios;
k
- Permeabilidade, em cm/s;
ρ
- “Densidade” do material (massa específica aparente);
ρS - Massa específica real dos grãos ≈ 2,68 g/cm³ (valor médio);
D10 - Diâmetro efetivo 10% correspondente a passando na peneira (mm);
P200- Porcentagem de finos (material que passa na peneira no 200);
Q - Vazão de infiltração numa faixa de largura de 1 m, em cm³/s;
xxi
D - Comprimento da trajetória percorrida pela água na camada drenante, em m
Ip - Infiltração do projeto, em cm/s;
L
- Largura da plataforma, em m;
α
- Declividade longitudinal da pista, em m/m;
Eef - Espessura efetiva da camada drenante, em cm;
D15 - Tamanho dos grãos correspondente a 15 % de material passando na peneira;
D85 - Tamanho dos grãos correspondente a 85 % de material passando na peneira;
D50 - Tamanho dos grãos correspondente a 50 % de material passando na peneira;
qi - Vazão de infiltração, m³/dia/m²;
C - Coeficiente de infiltração;
R - Precipitação de projeto, em mm/h;
F
- Fator de conversão, igual a 0,24 para mm/h;
Ic
- Razão de infiltração através das juntas/trincas, em m³/dia/m;
Nc - Número de trincas longitudinais;
Wc - Comprimento das juntas/trincas transversais, em m;
W - Largura da base permeável, em m;
Cs - Espaçamento das juntas/trincas transversais, em m;
kp
- Permeabilidade da estrutura de pavimento, em m/dia;
qd
- Vazão de projeto, em m³/dia/m;
H - Espessura da base, em m;
Ne - Porosidade efetiva;
U - Porcentagem de drenagem;
td - Tempo de drenagem, em h;
k
- Coeficiente de permeabilidade, em m/dia;
ß
- Declividade transversal da pista, em m/m;
Vs - Velocidade de percolação através dos vazios, em m/dia;
k
- Coeficiente de permeabilidade, em m/dia;
V - Velocidade de descarga, em m/dia;
Ip
- Intensidade pluviométrica de projeto (m/s);
C
- Taxa de infiltração para a camada de revestimento;
A
- Área da superfície do revestimento asfáltico com geometria retangular (m²);
Qp - Vazão de infiltração (m³/dia);
xxii
Ip
- Intensidade pluviométrica de projeto (m/h);
D
- Comprimento horizontal da faixa de penetração das águas pluviais (m);
E
- Espessura da camada de base drenante (m);
α
- Declividade longitudinal da via no trecho considerado (m/m);
β
- Declividade transversal da via no trecho considerado (m/m);
L
- Largura teórica da faixa de infiltração das águas de chuva na superfície do revestimento
asfáltico (m);
D
- Comprimento horizontal da faixa de penetração das águas pluviais, que corresponde à
projeção horizontal da reta de maior declive (m);
X - Projeção horizontal da reta de maior declive sobre um plano vertical passando pelo eixo
do dreno raso longitudinal (m);
A - Ponto localizado no nível inferior da camada de base drenante;
B - Ponto localizado no nível de fluxo da camada de base drenante sobre o dreno raso
longitudinal;
C - Ponto localizado no nível de fluxo da camada de base drenante sobre o dreno raso
longitudinal;
h
- Diferença de nível entre os pontos considerados A, B e C;
C - Coeficiente de rugosidade das paredes internas do tubo;
D - Diâmetro interno do tubo (m);
I
- Declividade longitudinal do dreno (m/m);
V - Velocidade de escoamento (m/s);
RH - Raio hidráulico (m);
γ - Coeficiente de rugosidade das paredes internas do tubo;
A - Área correspondente à da seção molhada no sentido perpendicular ao fluxo (m2);
QR - Parcela da contribuição oriunda da camada de base drenante que irá fluir para o
dreno
raso longitudinal (m3/s/m), denominada de vazão unitária;
L - Largura teórica da faixa de infiltração das águas de chuva na superfície do revestimento
asfáltico;
Vd - Velocidade média da água através da área total da seção transversal com largura unitária
(velocidade de descarga);
VS - Velocidade média da água escoando através dos poros contidos na seção transversal com
largura unitária;
xxiii
T - Tempo máximo permissível de drenagem
I
- Intensidade da chuva crítica, em litros por segundo por hectare;
TR - Tempo de recorrência, em ano;
tc - Tempo de duração da chuva, considerando igual ao tempo de concentração da bacia
contribuinte, em minuto;
Q - Vazão (m3/dia) que penetra no pavimento através do revestimento;
C - Taxa de infiltração para a camada de revestimento;
IP - Intensidade pluviométrica de projeto (m/h);
D - Comprimento horizontal da faixa de penetração das águas pluviais (m);
e - Índice de vazios;
T - Tempo gasto pelas partículas de água que percolam através do pavimento para atingir
os drenos longitudinais coletores;
TR - Tempo de recorrência, em ano;
qi - Índice Infiltração do Projeto;
IC - Índice Infiltração de Trincas;
Nc- Número de trincas, em juntas longitudinais, que permitem a entrada d’água
xxiv
RESUMO
Tem-se verificado na elaboração do Projeto Executivo de Engenharia Rodoviária que a
drenagem do corpo do pavimento, na maioria das vezes, é considerada sem uma estreita
observância técnica com a concepção da estrutura do pavimento, portanto, sendo relegada em
segundo plano, dando ênfase somente na metodologia de dimensionamento de pavimento, não
envolvendo em seu projeto estrutural outras variáveis que podem afetar a sua vida útil de
serventia quando sob a ação interativa do tráfego e de condições ambientais. Observa-se
elevado grau de deterioração superficial em grande parte da malha rodoviária brasileira,
causada pela ação de tráfego intenso e pesado, fator este associado à quase inexistência de
manutenção preventiva, favorecendo para a ocorrência de danos na estrutura do pavimento
associados aos efeitos promovidos pela infiltração de águas livres decorrentes das chuvas que
circulam pelas trincas da capa de rolamento. Diante do exposto, este trabalho monográfico, na
modalidade de Estudo de Caso, estabelece uma análise crítica dos procedimentos
metodológicos empregados no projeto e dimensionamento de drenos de pavimento rodoviário
executado em determinado trecho da Avenida Deputado Luis Eduardo Magalhães, pertencente
à malha viária do Município de Salvador – Bahia. Analisa a influência das condições de
drenagem subsuperficial no desempenho de sua funcionalidade. Procurou-se estabelecer
avaliação crítica dos procedimentos metodológicos comumente empregados na prática
profissional da engenharia para a elaboração do projeto e dimensionamento de drenos de
pavimentos rodoviários (diretrizes contidas no Manual de Drenagem Rodoviária/DNIT) com
orientações firmadas nos fundamentos da teoria hidráulica do fluxo de água em meios
porosos. Realizou, além da abordagem teórica, medidas experimentais de laboratório/campo,
tais como granulometria, massa específica real dos grãos, permeabilidade, etc., cujos ensaios
foram executados com amostras representativas dos materiais empregados na construção dos
elementos drenantes e também nas diversas camadas do pavimento. Verificou-se que a função
hidráulica essencial do sistema de drenagem subsuperficial para proteger o pavimento não terá
eficácia, pois a água livre de infiltração ficará confinada no corpo do pavimento. Detectou-se
que, apesar da implantação do sistema de drenagem subsuperficial (camada drenante, drenos
rasos longitudinais e saídas d’água (sangrias)) na via urbana, objeto deste estudo de caso,
poderá ocorrer acentuada evolução no aparecimento de sinais deletérios no pavimento após o
estágio inicial de ocorrências de fissuras superficiais, favorecendo a infiltração das águas de
chuva que circularão livremente na interface das camadas superficiais, resultando na
combinação de efeitos da ação do tráfego, intenso e pesado, com a presença da água livre
infiltrada e confinada, em decorrência da incapacidade de adequado funcionamento hidráulico
do sistema de drenagem executado no corpo do pavimento.
Palavras Chave: Drenagem, Drenagem Subsuperficial de Pavimento, Drenos Rasos
Longitudinais.
xxv
ABSTRACT
There has been observed that less attention has been given subdrainage the body of the
pavement in the development of the Project Executive of the Road Engineering, most of the
time, is considered without close technical compliance with the design of the structure of the
pavement, thus being relegated in the backgroud, emphasining only the methodology
pavement design, not involving in this structural design for other variables that may affect
their life of usefulness when under the influence of interactive traffic and emvirements
conditions. Observed a high degree of surface deterioration in much of the road network in
Brazil, caused by the intensive traffic and heavy, a factor associated to almost complete lack
of preventive maintenance, favoring the occurence os damage to the structure of the pavement
associated with the effects promoted the infiltration of free water from the rains that circulate
through the broken skin surface. From this fact, this monograph work, in the form of Case
Study, provides a critical analysis of the methodological procedures employed in the design
and dimensioning of subdrainage of pavement over portion of Avenue Congressman Luis
Eduardo Magalhães, belonging to the road network in the city of Salvador-Bahia. Analyses
the influence the subsurface drainage conditions on the performance of this functionality.
Sought to establish critical evaluation of methodological procedures commonly employed in
the professional practice of engineering project design and dimensioning of subsurface drains
of pavements (guidelines contained in the Highway Drain Manual/DNIT), wedged in the
fundamentals of hydraulic theory of water flow in media porous. Performed in addition to the
theoretical approach, experimental measurements of laboratory/field, such as particle size, real
density grain, permeability, etc., whose trials were onducted with representative samples of he
materials used to construct the draining elements and with the various layers of pavement. It
was found that the essential function of the hydraulic system the subsurface drainage to protec
the floor will not be substantiated in the body of the pavement. It turned out that, despite the
implementation of subsurface drainage system (drainage layer, shallow longitudinal drains
and water outlets (bleeds)) towards urban, object of thes case study, there may be significant
changes in the occurrence of surface cracks, encouragins the infiltration of rain water that will
circulate freely in the interface to the suface courses, resulting from the combined effects of
the action of traffic, intensive and heavy, with the presence of free water infiltred and
contained due to the inability proper functioning of the hydraulic system of drainage carried
the body of the pavement.
Kaywords: drainage, subdrainage of pavement, subsurface longitudinal drains.
CAPÍTULO 1
A PESQUISA
1 INTRODUÇÃO
Apresentam-se, a partir de informações coletadas no Projeto Executivo de Engenharia
sobre a via urbana Deputado Luis Eduardo Magalhães, pertencente à malha rodoviária do
Município de Salvador - Bahia, da coleta de amostras representativas em jazidas dos diversos
materiais empregados na construção desse empreendimento, assim como de amostragem
executada in loco, mediante abertura de poço de sondagem e coleta dos materiais constituintes
das diversas camadas estruturantes do pavimento rodoviário e dos resultados de ensaios
realizados em laboratório e no campo, as considerações técnicas e filosóficas sobre a pesquisa
desenvolvida, intitulada Avaliação Crítica dos Procedimentos Metodológicos Empregados
no Projeto e Dimensionamento de Drenos de Pavimento Rodoviário na Avenida
Deputado Luis Eduardo Magalhães, em Salvador/Bahia - ESTUDO DE CASO.
Procurou-se estabelecer avaliação crítica dos procedimentos metodológicos
comumente empregados na prática profissional da engenharia para a elaboração do projeto e
dimensionamento de drenos de pavimentos rodoviários (diretrizes contidas no Manual de
Drenagem de Rodovias/DNIT, 1990, 2006, e no documento intitulado Álbum de Projeto-Tipo
de Dispositivos de Drenagem/DNIT, 2006) com orientações firmadas nos fundamentos da
Teoria do Fluxo Hidrodinâmico em Meios Poroso – Lei de Darcy.
Os resultados alcançados confirmam a imperiosa necessidade de fundamentar a
elaboração do projeto e dimensionamento de drenos de pavimento, desde a sua concepção
filosófica finalística e posterior dimensionamento estruturalmente vinculado coma Teoria do
Fluxo de Água em Meios Porosos (Lei de Darcy), realização de medidas experimentais em
laboratório e campo sobre as propriedades físicas, mecânicas e hidráulicas dos materiais
constituintes das camadas estruturais do pavimento e dos drenos, especialmente medidas de
permeabilidade e durabilidade de agregados, lastreadas na experiência do projetista de
2
drenagem rodoviária rural e urbana. Destaca-se também a importância extrema da conjugação
de concepção do sistema de drenagem rodoviária e seu adequado dimensionamento com o
projeto e dimensionamento da estrutura do pavimento e seus materiais constituintes, sob pena
de inviabilizar a funcionalidade hidráulica do sistema de drenagem implantado para
atendimento, principalmente, no intervalo de tempo entre o momento que cessou a
precipitação pluviométrica e a total saída da água livre de infiltração que percola a estrutura
do pavimento, considerada, no máxmo, igual a uma hora de duração.
1.1 IMPORTÂNCIA DA PESQUISA
O desempenho insatisfatório do pavimento tem uma de suas causas relacionadas à
infiltração de água na estrutura do pavimento. Entretanto, existem diferentes formas em que a
água pode provocar danos ao pavimento. Conforme Cedergren (1974), a maioria dos defeitos
provocados pelas águas subterrâneas e por percolação apresenta duas causas distintas:

As partículas de solo migram para um ponto de saída, onde pode ocorrer o fenômeno de
“piping”, ou erosão regressiva;

Níveis de escoamento incontroláveis, causados pela saturação, por existência de fluxos
internos, subpressão elevada ou forças de percolação excessivas.
Assim, tem-se verificado o tempo que a água livre no interior da estrutura do
pavimento é considerada uma das causas essenciais da deterioração precoce e desempenho
insatisfatório ao longo do tempo, juntamente com o excesso de tráfego e falhas construtivas.
Entretanto, a instalação de sistema de drenagem subsuperficial tem sido, até o momento,
relegada a um segundo plano.
Os defeitos causados pela infiltração de água superficial nos pavimentos são,
geralmente, os resultados da exposição contínua à umidade, tendo como principais
conseqüências a perda de resiliência do terreno de fundação do pavimento (acúmulo de
deformações elásticas indesejáveis no subleito), com a saturação e a degradação da qualidade
dos materiais constitutivos pela interação com a umidade, culminando com a desagregação
em pavimentos asfálticos e o trincamento em pavimentos de concreto de cimento portland.
No Brasil, verificou-se que a versão do método de projeto de pavimentos flexíveis do
DNER publicada em 1966 (Souza apud SENÇO, 1997), apresentava considerações acerca da
pluviosidade característica dos locais onde os pavimentos seriam implantados, visando à
correção no parâmetro de tráfego (Número equivalente de passagens do Eixo Padrão
Rodoviário de 8,2 tf – número N). No entanto, com o passar do tempo e com a utilização de
3
critérios modernos de dimensionamento, estas considerações foram resumidas a simples
comentários, passando a não ter qualquer influência na estrutura dimensionada.
Neste ponto, cabe ressaltar que a abordagem do DNIT sobre o assunto “drenagem do
pavimento” pode gerar dúvidas quanto à sua aplicação. Embora o Manual de Drenagem de
Rodovias (2006) apresente um capítulo inteiramente dedicado ao dimensionamento de
drenagem subsuperficial (“Drenagem do Pavimento”), o Manual de Pavimentação apresenta
as considerações transcritas a seguir (item 4.4.3.2.2 – versão de 2006):
“A descarga para os drenos profundos e subsuperficiais longitudinais não é geralmente
calculada, pois pesquisas já realizadas no Estado do Paraná e observações nas mais
diversas regiões do País, permitiram as seguintes constatações principais:
a)A capacidade de vazão dos drenos profundos e subsuperficiais construídos atualmente é
muito superior às descargas de contribuição que chegam a estes dispositivos, mesmo
considerando-se precipitações com tempo de recorrência superior à vida útil dos
pavimentos.
b)Os métodos teóricos de cálculo de descargas de contribuição, espaçamento de drenos,
tempo de resposta, etc., são de difícil aplicação prática, em virtude das anisotropias e
heterogeneidades dos solos presentes nos segmentos rodoviários (mesmo naqueles
considerados homogêneos).
Dessa maneira, pode-se considerar como suficientes os projetos-tipo de drenagem do
DNER ... “ (DNIT, 2006, p.165).
Assim, verifica-se que boa parte dos projetos rodoviários elaborados atualmente
considera a utilização de drenos de pavimento, os quais são adotados sem a realização de
medidas experimentais em laboratório/campo para estabelecer as propriedades texturais e
hidráulicas dos materiais empregados no dimensionamento dos drenos de pavimento, assim
como sem a verificação sobre a eficácia do seu emprego.
Conforme Jabôr,
A drenagem de pavimento ou drenagem subsuperficial é ainda uma parte da engenharia
rodoviária em que as decisões são tomadas, algumas vezes, sem critérios técnicos claros e
bem definidos. Pouco se tem feito para inverter esta situação. A grande maioria dos
projetistas de pavimentação continua a executar seus projetos baseados somente no que
prescreve as metodologias de dimensionamento de pavimento, não envolvendo em seus
projetos outras variáveis que poderiam afetar a sua vida útil estimada (JABÔR, 2005).
Complementarmente, segundo o autor citado, “Hoje, mais do que nunca, em função da
conservação precária das rodovias é fácil observar os efeitos danosos da água na estrutura do
pavimento, com o aparecimento de trincas localizadas e buracos”.
Para Cedergren (1974), nas últimas décadas a principal ênfase no projeto de
pavimentos tem sido dada à densidade e à estabilidade, relegando-se a drenagem. O
pensamento do autor consiste numa observação feita há 35 anos nos Estados Unidos, mas que
continua sendo ainda uma verdade no Brasil.
4
Justifica-se a importância da pesquisa a ser empreendida, notadamente sob o enfoque
epistemológico.
1.1.1 Objetivos da Pesquisa
1.1.1.1 Objetivo Geral
Avaliar as orientações e procedimentos normativos e metodológicos contidos no
Manual de Drenagem de Rodovias e no Álbum de Projeto-Tipo de Dispositivos de Drenagem
do Órgão Rodoviário Federal/DNIT, que constituem diretrizes oficiais, associados às
considerações de natureza prática adotadas por profissionais da área de projeto de drenagem,
com procedimentos investigativos fundamentados em aspectos teóricos e experimentais, de
modo a proporcionar análise crítica comparativa entre os procedimentos empregados na
prática profissional e aqueloutros com base epistemológica, com a finalidade de oferecer uma
temática questionadora a ser apresentada ao meio técnico diretamente envolvido com esta
área de atuação na engenharia, bem como promover debates em ambiente acadêmico
universitário. Provavelmente, em decorrência, poder-se-á oferecer críticas construtivas e
sugestões aos órgãos rodoviários oficiais, nos segmentos de poder federal, estaduais e
municipais, responsáveis legalmente pela oferta de diretrizes aos engenheiros projetistas de
drenagem rodoviária, quer em meio rural, quer no ambiente urbano.
1.1.1.2 Objetivos Específicos

Estabelecer análises investigativas sobre os procedimentos adotados na prática
profissional em relação à elaboração de projeto de drenagem rodoviária, de modo
especial à drenagem do corpo do pavimento e sua relação com a vida útil do mesmo, na
perspectiva das diretrizes oferecidas pelo Manual de Drenagem de Rodovias/DNIT e
pelo Álbum de Projeto-Tipo de Dispositivos de Drenagem/DNIT.

Realizar análise crítica acerca das diretrizes oficiais contidas no Manual de Drenagem
de Rodovias/DNIT e seu caderno de projeto-tipo para drenagem do corpo do pavimento.

Analisar o projeto e dimensionamento da drenagem do corpo do pavimento da Avenida
Deputado Luis Eduardo Magalhães e seus detalhes executivos.

Verificar a capacidade hidráulica dos elementos drenantes do corpo do pavimento da
Avenida Deputado Luis Eduardo Magalhães, com base na Teoria Hidrodinâmica em
5
Meios Porosos e com apoio de medidas experimentais de campo e laboratório de
propriedades físicas e hidráulicas dos materiais empregados na construção das camadas
do pavimento e utilizados nos elementos drenantes (granulometria, permeabilidade,
dentre outras).

Estabelecer análise comparativa entre os dois procedimentos empregados (perspectiva
usual da prática profissional de projeto de drenagem versus perspectiva com base na
fundamentação teórica com apoio em medidas experimentais), oferecendo críticas
construtivas aos órgãos oficiais disciplinadores da metodologia de projeto na área de
análise.

Promover debate técnico com profissionais atuantes neste segmento da Engenharia
Rodoviária e a socialização dos resultados obtidos mediante a elaboração de artigo
técnico-científico.
1.2 CARACTERÍSTICAS DO EMPREENDIMENTO RODOVIÁRIO URBANO
1.2.1 Localização e Descrição
O espaço geográfico onde está implantada a Avenida Deputado Luís Eduardo
Magalhães caracteriza-se topologicamente como uma região de vale, que se desenvolve a
partir das proximidades do Largo do Retiro, passando pelo bairro do Cabula, até alcançar a
Avenida Luiz Viana, esta conhecida popularmente por “Avenida Paralela”O desenvolvimento
geométrico da via entre seus limites extremos está conforme ilustra a Figura 1.1:
“AVENIDA PARALELA”
LARGO DO RETIRO
Figura 1.1: Traçado de vale da Avenida Deputado Luís Eduardo Magalhães
Fonte: Projeto Executivo de Engenharia da Avenida em estudo
6
A Avenida Deputado Luís Eduardo Magalhães constitui-se numa via que articula o
sistema viário entre duas orlas marítimas da cidade de Salvador, ou seja, a orla interna da Baía
de Todos os Santos e a orla Atlântica, desenvolvendo-se no sentido Oeste – Leste, entre os
dois principais eixos viários estruturados do espaço urbano da cidade: a Rodovia Federal BR
324, situada no Largo do Retiro e que permite acesso à Salvador, e a Avenida Luiz Viana. As
extremidades da Avenida Deputado Luís Eduardo Magalhães ao serem articulada à malha
viária existente caracterizaram uma ligação de direção transversal entre as duas orlas
marítimas citadas, oferecendo novas facilidades para o tráfego na região denominada “Miolo
de Salvador”, localizada na área do bairro do Cabula. É uma via classificada como de “tráfego
rápido” (80 km por hora), conforme ilustra a Figura 1.2:
Figura 1.2: Via urbana caracterizada por tráfego rápido
Fonte: Dados da pesquisa
A Avenida Deputado Luís Eduardo Magalhães possui configuração de via em pista
dupla de tráfego, independentes, conforme ilustra a Figura 1.3, tendo uma extensão de
aproximadamente 3,4 km.
Figura 1.3: Via urbana com duas pistas de tráfego
Fonte: Projeto Executivo de Engenharia da Avenida em estudo
7
A Avenida Deputado Luís Eduardo Magalhães tem seu início na referência Estaca
340 + 0,00, materializada pelo marco topográfico implantado no viaduto existente na
interseção com a BR 324. Esta interseção se localiza na área toponimicamente conhecida por
Baixa de Santo Antonio, nas proximidades do Largo do Retiro, onde existe o viaduto da BR
324 (Avenida San Martin). A Figura 1.4 mostra os limites extremos do trecho viário descrito.
Figura 1.4: Limites extremos da Avenida: à esquerda – Viaduto da BR 324;
à direita - Avenida Luís Viana (“Avenida Paralela”).
Fonte: Projeto Executivo de Engenharia da Avenida em estudo
Em síntese, a via urbana Avenida Deputado Luís Eduardo Magalhães ficou
caracterizada como sendo uma “avenida de vale”, apresentando uma série de intervenções
com características especiais para determinados locais do tecido urbano compreendido entre o
Largo do Retiro e a “Avenida Paralela”, promovendo uma importante alteração nos fluxos de
tráfego dessa região da cidade, constituindo-se numa alternativa mais atrativa entre os bairros
situados nas regiões do Subúrbio, Península Itapajipana e na Orla Atlântica da cidade e vice e
versa. Antes da sua implantação existia apenas uma única oferta de percurso representada pela
Avenida Bairro Reis e Avenida Antonio Carlos Magalhães.
1.2.2
Estudos de Engenharia Realizados
A seguir serão sucintamente descritos os principais estudos e projetos de engenharia
empreendidos para a definição do Projeto Executivo de Engenharia da Avenida Deputado
Luís Eduardo Magalhães, na perspectiva de subsidiar esse Estudo de Caso.
8
1.2.2.1 Estudos Geológicos e Geotécnicos
Os estudos geológicos e geotécnicos tiveram por finalidade principal a caracterização
do subleito e a definição das ocorrências de materiais, com a finalidade de subsidiar a
elaboração dos projetos de terraplenagem e de pavimentação.

Estudo do subleito
A amostragem do subleito foi realizada através de sondagens conduzidas a trado (com
seis polegadas de diâmetro) e/ou a pá e picareta, investigando até 1,00 m abaixo do greide de
terraplenagem definido pelo projeto geométrico da via. Estes furos foram executados nos
trechos em corte, visando qualificar os solos que serão aproveitados na execução dos aterros.
Os solos da área de implantação do empreendimento viário são do tipo residual
argiloso de coloração vermelha, característica do sítio urbano soteropolitano. Todas as
amostras coletadas foram submetidas aos seguintes ensaios tecnológicos:
- Preparação de amostras de solos para ensaio de caracterização (DNER ME 041-94);
- Análise granulométrica de solos por sedimentação (DNER ME 80-94);
- Determinação do limite de liquidez (DNER ME 122-94);
- Determinação do limite de plasticidade (DNER ME 082-94);
- Ensaio de compactação de solos (DNER ME 162-94);
- Índice de Suporte Califórnia - CBR (DNER ME 050-94).
Os solos do terreno de fundação do pavimento viário (subleito) foram classificados
sob o ponto de vista rodoviário, segundo a metodologia original da Public Road
Administration (atualizada e designada como Sistema TRB-Transportation Resarch Board),
sendo enquadrados no grupo A-7, que, após as análises dos resultados obtidos no ensaio CBR,
os mesmos apresentaram valores de resistência à penetração variando entre 5 % e 7 % ao
longo do trecho estradal.

Ocorrências de materiais para pavimentação
Como a implantação da Avenida Luís Eduardo Magalhães ocorreu numa zona urbana
densamente habitada, surgiram enormes dificuldades de ser ter áreas disponíveis que
pudessem ser exploradas como jazidas de solos. Decorrente deste fato optou-se pela indicação
de ocorrências de solos, areias e pedras em exploração comercial mecanizada existentes na
9
área da Grande Salvador e já utilizadas na construção de vias urbanas pela Prefeitura
Municipal de Salvador. Foi utilizada a ocorrência de areia explorada pela Empresa Otomar
Mineração (“areal Otomar”), situada na Via Parafuso, nas imediações do Hospital Geral
localizado na cidade de Camaçari. O material pétreo teve sua procedência da Pedreira Civil,
em exploração comercial, situada no bairro Valéria, em Salvador.

Sondagens em trechos de cortes e de aterros
Foram realizados furos de sondagem à percussão nos trechos do corpo estradal onde
serão executados aterros, em zonas alagadiças para a definição da espessura da camada de
solo mole, e, nos cortes, com a finalidade de detectar material de terceira categoria.
Todos os estudos foram realizados, segundo as metodologias correntes para
reconhecimento do subsolo, prospecção de jazidas, caracterização de solos e pedras, cujos
resultados tecnológicos estão apresentados no PROJETO EXECUTIVO – VOLUME 1:
Relatório de Projeto, que pode ser localizado na Biblioteca da Superintendência de
Urbanização da Capital – SURCAP.
1.2.2.2 Estudos Hidrológicos
Por se tratar de intervenções com características de zona urbana foram aplicados os
parâmetros e as metodologias adotadas pela Prefeitura Municipal de Salvador para a
estimativa dos deflúvios superficiais, básicos no dimensionamento dos dispositivos de
drenagem.
Dos estudos realizados pelo Professor Magno Valente – Escola Politécnica da
Universidade Federal da Bahia, baseados em registros da Estação Meteorológica de Salvador,
localizada no bairro de Ondina, foram coletados os dados descritos a seguir:

Pluviometria e clima
- Pluviosidade
A altura anual média da precipitação situa-se em torno de 1900 mm. A distribuição
das precipitações é relativamente homogênea durante todo o ano, destacando-se, entretanto,
10
uma maior concentração das chuvas nos meses de abril, maio e junho, quando as alturas das
precipitações atingem valores da ordem de grandeza de 300 mm por mês.
A média mensal do número de dias de chuva varia de 13 dias, nos meses de janeiro,
outubro e dezembro, até 25 dias, em julho. A média anual situa-se em torno de 230 dias.
- Temperatura
A média anual é de 25,2 ºC. A média mensal varia durante o ano entre o valor máximo
de 26,7ºC, em fevereiro e março, e o valor mínimo de 23,4ºC, em julho e agosto.
A temperatura máxima é, em média, 30ºC, no verão, e 26,0ºC no inverno, enquanto a
mínima oscila entre 23,0ºC e 24,0ºC, no verão, e 21,0ºC, no inverno.
- Evaporação
Os valores médios mensais oscilam em torno de um total de 81 mm. A média dos
totais anuais é de 971 mm, cerca de 50 % da precipitação média anual.
- Umidade relativa
O valor da média durante o ano varia 80% a 83 %, com média anual de 81 % de
umidade relativa. O valor máximo e mínimo das médias mensais foi, no intervalo observado,
respectivamente, 91 % e 71 %.
- Insolação
Em média, tem-se 222 horas de sol por mês, ou 7,3 horas por dia. A média diária varia
de 8,5 horas, em janeiro, a cerca de 6,0 horas no mês de maio, elevando novamente até 7,9
horas em outubro, decrescendo para 7,3 horas em novembro e atingindo a 7,8 horas no mês de
dezembro.
- Ventos
As direções Sudeste, Leste e Nordeste, nesta ordem decrescente de predominância, são
responsáveis pelas quase totalidades dos ventos na cidade de Salvador. Nas primeiras horas da
manhã sopram regularmente em Salvador, ventos nas direções Oeste e Nordeste.
11
De outubro a março, pela manhã, o vento de direção Nordeste predomina, ao passo
que à tarde e no começo da noite, as direções Leste e Sudoeste são as dominantes. No outono
e inverno a direção Sudeste predomina integralmente.
A velocidade anual média dos ventos é de 3,2 metros por segundo, sendo a valor mais
baixo de 0,8 metros por segundo.
As velocidades máximas estão abaixo de 50 quilômetros por hora, atingindo valores
acima de 70 quilômetros por hora apenas durante os mais fortes temporais.
- Classificação climática
O clima é, segundo o Sistema de Classificação de Koppen, do tipo Af (quente e
úmido, sem estação seca), caracterizando-se por chuvas relativamente abundantes, com
comportamento similar ao de florestas tropicais.
Segundo Serebrenick, o clima é do tipo tropical úmido, por apresentar precipitação
anual superior a 1500 mm e situar-se entre as isotermas 24ºC e 25ºC, as isohigras de 80 % e
85 %, além de correlação entre a distribuição das chuvas com a umidade relativa.
 Períodos de recorrência
Os períodos de recorrência foram definidos em função do tipo de cada obra, levandose em consideração as conseqüências em caso de ruína.
Tendo em vista as características básicas da área, foram adotados os seguintes valores
para o período de recorrência:
- Drenagem superficial
:
5 anos
- Rede de galerias pluviais
: 10 anos
- Bueiros funcionando como canal : 10 anos
- Bueiros funcionando como orifício : 25 anos
- Canal de macrodrenagem
: 10 anos
 Áreas contribuintes
Foram delimitadas e medidas tendo-se por base o levantamento topográfico e as
plantas de restituição aerofotogramétrica do SICAR – RMS da CONDER.
12
 Tempo de concentração
Este tempo foi calculado aplicando-se a Fórmula de Kirpich, que tem a seguinte
expressão:
tC = 0,98x(L3 H)0,385
onde:
tC : tempo de concentração, em horas
L: comprimento do talvegue, em quilômetros
H: diferença de nível entre o ponto mais afastado da bacia e o ponto do talvegue considerado,
em metros.
O tempo de concentração inicial utilizado na estimativa da vazão para o
dimensionamento dos dispositivos de drenagem superficial foi adotado como igual a cinco
minutos.
Os valores utilizados para o dimensionamento das redes de galerias pluviais foram
obtidos somando-se o tempo inicial ao de percurso, este resultado da razão entre a extensão e
a velocidade do fluxo no trecho correspondente.
 Coeficientes de escoamento superficial
Dada a inexistência de observações que permitissem a obtenção de valores mais
precisos para este parâmetro, o projetista adotou valores empíricos para os coeficientes
utilizando registros existentes na literatura especializada, os quais estão apresentados no
PROJETO EXECUTIVO – VOLUMES 1: Relatório de Projeto, que pode ser localizado
na Biblioteca da Superintendência de Urbanização da Capital – SURCAP.
 Intensidade da chuva crítica
Para a determinação da intensidade da chuva crítica, o projetista adotou a equação
deduzida para Salvador, cuja expressão matemática é a seguinte:
I = 2960,16 x (TR)0,163
(tC + 24)0,743
onde:
I: intensidade da chuva crítica, em litros por segundo por hectare
13
TR: Tempo de recorrência, em ano
tC : tempo de duração da chuva, considerado igual ao tempo de concentração da bacia
contribuinte, em minuto.
 Determinação das descargas das bacias
Tendo em vista a magnitude das áreas envolvidas, o projetista utilizou o Método
Racional para a avaliação das vazões de projeto, cuja fórmula matemática é dada pela
seguinte expressão:
Q = CIACD
onde:
Q : vazão, em litros por segundo
C : coeficiente de deflúvio superficial
I : intensidade da chuva crítica, em litros por segundo por hectare
A : área da bacia contribuinte, em hectare
CD : coeficiente de distribuição da chuva, para área com valor superior a 20 hectares, cujo
valor pode ser obtido com uso da seguinte expressão:
CD = 1 – 0,054xA0,25
Os resultados obtidos no dimensionamento para os vários dispositivos de drenagem
estão apresentados no PROJETO EXECUTIVO – VOLUME 1: Relatório de Projeto, que
pode ser localizado na Biblioteca da Superintendência de Urbanização da Capital – SURCAP.
1.2.3 Projetos de Engenharia Elaborados
Sob o mesmo enfoque anterior, ou seja, na perspectiva de subsidiar o Estudo de Caso AVALIAÇÃO
CRÍTICA
DOS
PROCEDIMENTOS
METODOLÓGICOS
EMPREGADOS NO PROJETO E DIMENSIONAMENTO DE DRENOS DE
PAVIMENTO
RODOVIÁRIO
NA
AVENIDA
DEPUTADO
LUÍS
EDUARDO
MAGALHÃES, EM SALVADOR – BAHIA, os projetos executivos descritos sumariamente
são os seguintes:
14
1.2.3.1 Projeto de Drenagem
Comumente são classificados como dispositivos de drenagem superficial as sarjetas de
meios-fios, as caixas de recepção, as redes de galerias pluviais, as entradas e descidas d’água,
as valetas de pé de corte e de proteção da crista do corte e do pé de aterro. Os bueiros são
obras indicadas para permitir a travessia da via sobre os talvegues naturais.
O projeto desenvolvido objetivou o posicionamento e a definição das características
hidráulicas dos diversos dispositivos de drenagem necessários para a coleta, condução e
lançamento final dos deflúvios superficiais decorrentes de precipitações pluviais sobre a área
do empreendimento viário.
A metodologia empregada pelo projetista no dimensionamento hidráulico dos diversos
dispositivos seguiu aquela adotada pela Prefeitura Municipal de Salvador.
Os parâmetros hidráulicos adotados pelo projetista, os procedimentos e as planilhas de
cálculo de capacidade de escoamento das vias, de galerias, de canal e de capacidade
hidráulica de obras de arte correntes, assim como os quantitativos obtidos, constituem um
conjunto de informações técnicas que está apresentado no PROJETO EXECUTIVO –
VOLUME 1: Relatório de Projeto, no Volume 2: Plantas de Execução – (TOMO) II e no
Volume 5: QUANTITATIVOS, que pode ser localizados na Biblioteca da Superintendência
de Urbanização da Capital – SURCAP.
Destacar-se-á especificamente neste trabalho monográfico os detalhes relativos aos
drenos longitudinais e transversais do corpo do pavimento, tema a ser apresentado no
Capítulo 4, intitulado MODELAGEM TEÓRICA PARA A ELABORAÇÃO DO PROJETO
E DIMENSIONAMENTO DOS DRENOS RASOS LONGITUDINAIS.
A seguir, as Figuras 1.5 e 1.6 ilustram alguns dos dispositivos da drenagem superficial
que foram implantados ao longo da Avenida Deputado Luís Eduardo Magalhães.
Figura 1.5: Entrada d’água (“boca de lobo”)
Fonte: Dados da pesquisa
15
Figura 1.6: Valeta de pé de corte – descida d’água da crista de corte
Fonte: Dados da pesquisa
Por sua vez, os drenos longitudinais do corpo do pavimento apresentam os seguintes
detalhes gerais, mostrados nas Figuras 1.7, 1.8 e 1.9:
Figura 1.7: Posicionamento do dreno longitudinal junto ao meio-fio
Fonte: Projeto Executivo de Engenharia da Avenida em estudo
Figura 1.8: Detalhes do dreno do pavimento – dimensões e constituição
Fonte: Projeto Executivo de Engenharia da Avenida em estudo
16
Figura 1.9: Detalhes da saída do dreno de pavimento
Fonte: Projeto Executivo de Engenharia da Avenida em estudo
1.2.3.2 Projeto de Pavimentação
O projeto do pavimento tem por finalidades definir os tipos e a distribuição dos
materiais para a execução das diferentes camadas constituintes da estrutura, determinando
suas espessuras e as respectivas distâncias de transporte. Neste sentido consideraram-se as
seguintes informações técnicas:
 Características do subleito
O estudo dos resultados dos ensaios realizados com o material coletado e
representativo do subleito ao longo do trecho estradal apresentou um Índice de Suporte (IS)
adotado igual a 7 %, com o material classificado como enquadrado no grupo A-7, segundo o
Sistema TRB/PRA.
Em locais em que o valor do IS não foi alcançado, retirou-se e procedeu-se a
substituição dos últimos 60,0 cm do material da terraplenagem por solo selecionado, com IS
(CBR) ≥ 7 %.
 Determinação do número N
Em função do volume médio diário de veículos, das projeções de tráfego e de outros
parâmetros coletados durante os estudos de tráfego realizados, determinou-se o valor do
17
número equivalente de operações do eixo rodoviário padrão de 8,2 tf (número N), o qual ficou
definido numericamente pelo valor N = 3x107, considerando-se um período de projeto de 15
anos.
 Dimensionamento do pavimento
O pavimento projetado para a Avenida Deputado Luís Eduardo Magalhães é do tipo
flexível, cujo dimensionamento de suas camadas estruturantes foi realizado com a utilização
do Método Oficial do DNER, de autoria do Engo Murillo Lopes de Souza. Para o valor de “N”
igual a 3,0x107 solicitações, conjuntamente com o valor relativo ao IS adotado para o subleito,
igual a 7 %, o pavimento dimensionado possui as seguintes espessuras das camadas e seus
respectivos materiais constituintes:
- Camada de revestimento em concreto betuminoso usinado a quente (CBUQ) = 7,5 cm
- Camada de base em brita graduada
= 20,0 cm
- Camada de sub-base em solo granular
= 20,0 cm
Os parâmetros empregados na determinação do número N, das características do
subleito e dos materiais constituintes das diversas camadas do pavimento encontram-se no
PROJETO EXECUTIVO – VOLUME 1: Relatório de Projeto, que pode ser localizado na
Biblioteca da Superintendência de Urbanização da Capital – SURCAP.
As Figuras 1.10 e 1.11 ilustram a situação atual da superfície do pavimento, que
apresenta bom estado de conservação.
Figura 1.10: Revestimento em CAUQ apresentando ótimas características superficiais
Fonte: Dados da pesquisa
18
Figura 1.11: Condições do revestimento asfáltico no trecho do túnel
Fonte: Dados da pesquisa
A seção transversal típica do pavimento da Avenida Deputado Luís Eduardo
Magalhães apresenta as seguintes conformações e características geométricas de acordo
Figura 1.12
Figura 1.12: Seção transversal típica de projeto do pavimento
Fonte: Projeto Executivo de Engenharia da Avenida em estudo
19
1.3
ESTRUTURA DO TRABALHO MONOGRÁFICO
Este trabalho monográfico está estruturado em seis capítulos. O primeiro capítulo,
com título A PESQUISA, foi composto pela importância da pesquisa, seus objetivos gerais e
específicos, bem como pela descrição das características do empreendimento rodoviário
urbano em termos de localização no espaço geográfica da cidade de Salvador, geometria,
topologia, estudos e projetos de engenharia realizados.
No Capítulo 2, intitulado REVISÃO BIBLIOGRÁFICA, é apresentada a Revisão da
Literatura, numa visão panorâmica sobre o estado da arte, destacando os efeitos deletérios da
presença água livre no interior da estrutura do pavimento/subleito, o movimento da água em
meios porosos, assim como uma abordagem das metodologias empregadas na concepção de
projeto da drenagem subsuperficial.
No Capítulo 3, com título ASPECTOS METODOLÓGICOS, descrevem-se os
procedimentos empregados no campo e no laboratório, a metodologia experimental utilizada
no estudo e caracterização dos materiais utilizados no corpo estradal e nos drenos rasos
longitudinais, bem como os resultados obtidos e sua análise.
No Capítulo 4, com título MODELAGEM TEÓRICA apresenta-se o encadeamento
epistemológico com fundamento na Teoria Hidráulica Aplicada para Meios Porosos – Lei de
Darcy, associada à concepção racional do escoamento superficial e posterior infiltração de
águas pluviais na estrutura do pavimento rodoviário – Método Racional, com consequente
estruturação da modelagem teórica empregada para a elaboração do projeto e
dimensionamento dos drenos rasos longitudinais.
O conteúdo do Capítulo 5, intitulado APLICAÇÃO NUMÉRICA DA MODELAGEM
TEÓRICA, foi constituído pelos resultados alcançados pela aplicação numérica mediante a
quantificação do modelo desenvolvido no Capítulo 4, com emprego orientado para o trecho
da Avenida Deputado Luis Eduardo Magalhães, objeto deste ESTUDO DE CASO. Os
resultados alcançados permitiram o estudo comparativo entre os resultados obtidos com a
metodologia convencional empregada na elaboração do Projeto de Drenagem Subsuperficial e
a metodologia desenvolvida nesta pesquisa. Interpretações e comentários são apresentados.
O Capítulo 6 foi reservado às CONSIDERAÇÕES FINAIS e SUGESTÕES,
seguido pelas Referências, Bibliografia Consultada e Apêndices.
20
CAPÍTULO 2
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2 REVISÃO DA LITERATURA
Este capítulo retrata, de forma panorâmica, o estado da arte sobre a drenagem
subsuperficial do pavimento rodoviário, fazendo uma revisão temática da bibliografia
existente em dissertações de mestrado, teses de doutorado, livros técnicos especializados,
artigos técnicos, manuais contendo diretrizes sobre projeto, dimensionamento e execução de
dispositivos de drenagem, etc. Apresentam-se também conceitos relacionados com a origem
da água no interior da estrutura do pavimento, as formas de movimentação e o seu efeito
deletério. Adicionam-se informações básicas acerca dos sistemas de drenagem para proteção
do corpo do pavimento, de modo a oferecer uma visão clara da necessidade e importância do
Estudo de Caso na Avenida Deputado Luis Eduardo Magalhães, via urbana pertencente ao
sistema viário do Município de Salvador – Bahia.
2.1 ESTADO DA ARTE: VISÃO PANORÂMICA
O objetivo principal da pavimentação é de projetar e construir uma estrutura robusta o
suficiente para suportar as cargas de tráfego, para proporcionar um nível aceitável de conforto
ao rolamento dos veículos ao longo do período de projeto, considerando também aspectos de
segurança e economia operacional dos equipamentos automotrizes que circulam, assim como
resistir adequadamente às ações de agentes ambientais, de modo especial as águas de chuvas e
variações de temperatura atuante na superfície do pavimento. Uma forma de auxiliar o
alcance deste conjunto de objetivos é manter as camadas estruturantes do pavimento e seu
terreno de fundação (subleito) livre de saturação ou pouco expostas a níveis elevados de
21
umidade.
Historicamente, verificou-se na literatura pesquisada, a existência de uma constante
preocupação dos projetistas e construtores de estradas de rodagem quanto aos efeitos
deletérios do excesso de água no corpo do pavimento. Sabe-se que as estradas do Império
Romano eram construídas acima do nível dos terrenos vizinhos, com uma camada drenante de
areia sobre o terreno de fundação da estrutura do pavimento (subleito) e com seções espessas
de pedras lamelares cimentadas entre si, visando evitar a ação danosa da água no leito da via.
No século XIX, pesquisadores como Tresaguet, Metcalf, Telford e MacAdam
trouxeram à discussão a necessidade de se manter a estrutura do pavimento livre da umidade
excessiva. A partir desse momento, a drenagem passou a ter maior ênfase nos projetos de
engenharia viária. Mais recentemente, repete-se neste trecho monográfico, com objetivo
enfático de ressaltar a importância do conteúdo substanciado no pensamento de Jabôr, o qual
impulsionou os autores a realizar a temática proposta:
A drenagem de pavimento ou drenagem subsuperficial é ainda uma parte da engenharia
rodoviária em que as decisões são tomadas, algumas vezes, sem critérios técnicos claros e bem
definidos. Pouco se tem feito para inverter esta situação. A grande maioria dos projetistas de
pavimentação continua a executar seus projetos baseados somente no que prescreve as
metodologias de dimensionamento de pavimento, não envolvendo em seus projetos outras
variáveis que poderiam afetar a sua vida útil estimada (JABÔR, 2005).
Complementarmente, dando continuidade ao seu pensar, exprime o mesmo autor
citado, “Hoje, mais do que nunca, em função da conservação precária das rodovias é fácil
observar os efeitos danosos da água na estrutura do pavimento, com o aparecimento de trincas
localizadas e buracos”. Ao traduzir o cenário facilmente observável na malha rodoviária, seja
no nível administrativo federal, estadual e municipal, tem-se a impressão de que os agentes
envolvidos com esta importante atividade da engenharia, possuidora de força motriz para
alavancar o crescimento econômico e o desenvolvimento social brasileiro posicionam-se, pelo
menos, em oposição à trajetória evolutiva promovida pelos antecessores históricos,
prejudicando em variados sentidos a nação, ignorando toda uma experiência armazenada
coletivamente desde as notáveis contribuições dos construtores de estradas durante o Império
Romano.
O desempenho insatisfatório de um pavimento tem uma de suas causas relacionadas à
infiltração de água na estrutura do pavimento. Existem diferentes formas pelas quais a água
pode provocar danos ao pavimento. Tem-se verificado que a água livre no interior da estrutura
do pavimento é considerada uma das causas essenciais da deterioração precoce e desempenho
insatisfatório ao longo do tempo, juntamente com o excesso de tráfego e falhas construtivas.
22
Entretanto, a instalação adequada de um sistema de drenagem subsuperficial tem sido, até o
momento, relegada a um segundo plano, além do procedimento convencional estabelecido
para a sua concepção e dimensionamento.
Os defeitos causados pela infiltração superficial são, geralmente, decorrentes da
exposição contínua à umidade, tendo como principais conseqüências a perda relativa de
rigidez das camadas estruturais e do terreno de fundação, com a saturação parcial, resultando
na degradação progressiva da qualidade dos materiais empregados na construção em
decorrência da interação com a umidade excessiva, culminando com a desagregação em
pavimentos asfálticos e o trincamento em pavimentos de concreto de cimento portland.
A principal fonte de umidade excessiva na estrutura do pavimento é decorrente da
infiltração de águas de chuva através das juntas e trincas. A essa variação ou excesso no teor
de umidade dá-se o nome de água livre. Como o subjetivo indica, a água livre tem
movimentação irrestrita na estrutura do pavimento, regida pelas leis da hidráulica, podendo
torna-se um dos principais agentes de deterioração dos pavimentos. Credita-se que a maior
parcela, em estágio inicial da vida de serventia operacional da via, é devido à infiltração pela
junta longitudinal pavimento/acostamento, particularmente quando são empregados
revestimentos distintos (pista de rolamento em concreto de cimento portland e acostamento
revestido com massa asfáltica; pista de rolamento em concreto asfáltico e acostamento em
revestimento primário), embora a água penetre também por valetas laterais construídas nas
proximidades do acostamento, pelo canteiro central não totalmente impermeabilizado, além
das trincas que surgirão na superfície da capa de rolamento em decorrência do processo de
fadiga, em estágio mais avançado das solicitações do tráfego atuantes no pavimento.
No Brasil, verificou-se que a versão do método de projeto de pavimentos flexíveis, de
autoria do Engenheiro Murillo Lopes de Souza, adotado pelo Departamento Nacional de
Estradas de Rodagem – DNER (atual Departamento de Infraestrutura de Transportes –
DNIT), publicada em 1966 (Souza apud SENÇO, 1997), apresentava considerações acerca da
pluviosidade característica dos locais onde os pavimentos seriam implantados, visando à
correção no parâmetro de tráfego (Número equivalente de passagens do Eixo Padrão
Rodoviário de 8,2 tf – número N). No entanto, com o passar do tempo e com a utilização de
critérios modernos de dimensionamento, estas considerações foram resumidas a simples
comentários, passando a não ter qualquer influência na estrutura dimensionada.
Neste ponto da revisão da literatura, cabe ressaltar que a abordagem do DNIT sobre o
assunto pode gerar dúvidas quanto à sua aplicação. Embora o Manual de Drenagem de
Rodovias apresente um capítulo inteiramente dedicado ao dimensionamento de drenagem
23
subsuperficial (“Drenagem do Pavimento”), o Manual de Pavimentação apresenta as
considerações transcritas a seguir (item 4.4.3.2.2 – versão de 2006):
“A descarga para os drenos profundos e subsuperficiais longitudinais não é geralmente
calculada, pois pesquisas já realizadas no Estado do Paraná e observações nas mais diversas
regiões do País, permitiram as seguintes constatações principais:
a)A capacidade de vazão dos drenos profundos e subsuperficiais construídos atualmente é
muito superior às descargas de contribuição que chegam a estes dispositivos, mesmo
considerando-se precipitações com tempo de recorrência superior à vida útil dos pavimentos.
b)Os métodos teóricos de cálculo de descargas de contribuição, espaçamento de drenos, tempo
de resposta, etc., são de difícil aplicação prática, em virtude das anisotropias e
heterogeneidades dos solos presentes nos segmentos rodoviários (mesmo naqueles
considerados homogêneos).
Dessa forma, pode-se considerar como suficientes os projetos-tipo de drenagem do DNER.”
(DNIT, 2006, p.165).
Nesta perspectiva, verifica-se que boa parte dos projetos rodoviários elaborados
atualmente considera a utilização de drenos de pavimento, os quais são adotados, porém sem
a necessária verificação sobre a eficácia do seu emprego.
2.2 EFEITOS DELETÉRIOS DA PRESENÇA DA ÁGUA NOS PAVIMENTOS
A partir do desenvolvimento de métodos empíricos de dimensionamento de pavimento
foi introduzido o conceito da utilização de amostras saturadas de solo para estimativa do
suporte (resistência) de camadas de bases, sub-bases e do terreno de fundação do pavimento
(subleito – últimos sessenta centímetros que constituem o semi-espaço imediatamente abaixo
do leito estradal). Tornou-se idéia corrente que a utilização de bases espessas e subleitos
estáveis, com boa capacidade de suporte sob condição de saturação, eram suficientes para
garantir o bom desempenho mecânico da estrutura de pavimento.
Cedergren (1974) afirma que os projetistas ao dimensionarem o pavimento a partir de
procedimentos baseados em ensaios de amostras saturadas, como o método do CBR (que deu
origem ao método oficial do DNER), não admitem (ou são condicionados pelas diretrizes de
projeto emanadas dos órgãos rodoviários oficiais) que haja a necessidade de considerar
também os fatores ambientais, como a intensidade de precipitação pluvial, por exemplo.
Entretanto, sérios danos causados ao pavimento devem-se às poro-pressões e à movimentação
da água livre presente na estrutura.
Elevadas pressões neutras podem ser desenvolvidas pela ação dinâmica das cargas do
tráfego, na sua superfície, principalmente quando ocorre a presença de água livre no interior
da estrutura, proporcionando a saturação das camadas subjacentes. A maior evidência do
24
efeito das forças hidrostáticas pulsantes é o bombeamento do material fino encontrado nas
juntas e trincas de pavimentos asfálticos e sob as placas de concreto de um pavimento rígido.
A água livre no pavimento, além de proveniente da infiltração pela superfície do
pavimento, pode ter gênese pela percolação através de acostamentos, por valetas de drenagem
laterais ou pela elevação sazonal do nível do lençol freático. Ainda, a água livre presente, por
infiltração, em camada de base de pavimento constituída de materiais de baixa
permeabilidade, com as saídas bloqueadas lateralmente, pode servir de fonte para saturação
das camadas subjacentes.
A diminuição da capacidade de suporte do subleito pela sua saturação e pela presença
de vazios sob a placa de concreto, devido ao fenômeno de bombeamento, pode levar a ruína
precoce do pavimento, causada pelo trincamento da placa por fadiga do concreto. Note-se que
em momento anterior a ruptura da placa de concreto em decorrência do fenômeno da fadiga, a
mesma encontra-se num processo severo de trincamento, facilitando mais amplamente a
infiltração de água pluvial, incrementando o processo de degradação. Nesta perspectiva,
conclui-se que a água livre no interior da estrutura afeta a resistência dos materiais e a sua
remoção deve ser promovida, em breve intervalo de tempo, através de fluxos hidrodinâmicos
metodologicamente adequados, com sentido vertical e/ou lateral, empregando
drenos
subsuperficiais longitudinais e saídas de água posicionadas adequadamente, os quais devem
ser partes integrantes do processo de dimensionamento estrutural dos pavimentos.
De maneira sinótica, os efeitos danosos da água livre na estrutura de pavimento são:
 Redução da resistência dos materiais granulares não estabilizados e do solo
constituinte do subleito;
 Comportamento e desempenho insatisfatório dos solos expansivos devido à presença
de água;
 Bombeamento dos finos da base granular dos pavimentos flexíveis pela perda de
suporte da fundação, devido ao aparecimento de elevada pressão hidrodinâmica gerada
pelo movimento do tráfego;
 Bombeamento nos pavimentos de concreto com conseqüente formação de degrau,
trincamento e deterioração dos acostamentos;

Trincamento dos revestimentos (asfáltico e concreto de cimento portland) em função
da atuação conjunta da água-tráfego.
A Figura 2.1 a seguir apresenta um pavimento asfáltico com a superfície
excessivamente trincada. O trincamento tem como causas prováveis, a fadiga do revestimento
25
provocada pela ação do tráfego e a ação combinada da água livre na estrutura do pavimento.
Nesta mesma figura, pode-se notar a falta de revestimento no acostamento, o que facilita a
infiltração da água.
Figura 2.1: Superfície de pavimento asfáltico com trincamento excessivo
Fonte: Azevedo, 2007
Assinala o HRB apud Cedergren (1974),
[...] os dados existentes mostram que nem a seção transversal, nem a
espessura têm algum efeito sobre o bombeamento. Os estudos feitos até esta
data não mostram que um excesso de espessura do pavimento, além do
necessário para as cargas impostas e os valores normais de suporte do
subleito, auxiliará ou serão economicamente justificáveis.
Apesar disso, é comum a idéia de que uma estrutura de pavimento robusta, com
materiais estabilizados pouco suscetíveis aos efeitos da umidade excessiva, é suficiente para
absorver os impactos gerados pela passagem dos veículos, desconsiderando a sinergia entre as
cargas hidráulicas e as cargas do tráfego.
Ainda sobre o mesmo enfoque, o autor supracitado afirma que durante o tempo em
que a água livre, principalmente proveniente da infiltração superficial, está contida na
estrutura do pavimento, as cargas de roda produzem um dano muito superior em relação aos
períodos em que a estrutura de pavimento encontra-se seca.
Assim, em função das observações experimentais realizadas em pavimentos com
problemas relacionados à umidade excessiva, muitos projetos atuais têm considerado a
utilização de drenos subsuperficiais para a captação da água livre que percola numa camada
drenante do pavimento, sendo a mesma extraída dos drenos mediante o emprego de trechos de
canalizações denominadas saídas de água.
26
2.2.1 Origem da Água nos Pavimentos
O pavimento rodoviário é exposto a ação da água de diversas maneiras, conforme
exposto. Ademais, a água pode também infiltrar pelas laterais da estrutura do pavimento,
particularmente quando são empregadas camadas granulares ou quando os dispositivos de
drenagem superficial e subsuperficial previstos são inadequados. O nível do lençol freático
pode elevar-se em função da pluviosidade e das variações climáticas sazonais, ocasionando a
perda de suporte do subleito ou a diminuição do módulo de resiliência dos materiais
constituintes das camadas estruturais, resultando em um conseqüente desempenho
insatisfatório do pavimento.
Verticalmente, além dos fluxos d’água ascendentes provocados pela elevação do nível
freático, a água pode movimentar-se pelas forças capilares, constituindo a denominada “franja
capilar”, podendo ocasionar um excesso de umidade no interior do corpo do pavimento, em
decorrência do fenômeno denominado Capilaridade, o qual será detalhadamente apresentado
adiante.
A infiltração também pode ocorrer pela superfície do pavimento e do seu entorno,
através das juntas e trincas do revestimento ou pelos bordos, nas proximidades dos
acostamentos. A manutenção adequada das juntas e trincas através da selagem freqüente pode
minimizar a infiltração.
No entanto, para a FHWA (Moulton, 1980), o volume de água proveniente da
condensação de vapores no interior da estrutura, podendo mover-se, dependendo dos
gradientes de temperatura e dos volumes de vazios, é desprezível quando comparado às
demais origens. Estas outras fontes permitem a entrada de água na estrutura do pavimento em
um volume suficiente para permitir uma variação do teor de umidade.
De forma mais detalhada, as diversas origens das águas livres no pavimento são:
2.2.1.1 Infiltração
Segundo a FHWA (Moulton, 1980), as precipitações pluviais representam a maior
fonte de águas que penetram na estrutura dos pavimentos, podendo ocasionar infiltrações
tanto pela superfície quanto pelos bordos da estrutura do pavimento. O excesso de água, com
o passar do tempo, tem influência negativa sobre a serventia, embora os danos causados pela
infiltração de água no pavimento não se manifestem instantaneamente. O processo de
deterioração da estrutura e da conseqüente redução da vida útil de serventia do pavimento é
27
gradual, podendo passar despercebido durante muito tempo. As principais evidências da
presença de água no pavimento poderão ser resíduos secos, apresentando-se como manchas de
coloração variegada junto às trincas e juntas, e sobre os acostamentos, além do
desnivelamento das juntas e trincas.

Infiltração através da superfície do pavimento
A infiltração se dará nas camadas do pavimento desde que, a superfície do pavimento esteja
fissurada/trincada e a camada de base e ou sub-base, apresente permeabilidade ≥10-5 cm/s e
não possua sistema de drenagem na faixa de permeabilidade ≥10-3 .
Em pavimentos de concreto, a maior parcela de infiltração ocorre através das juntas
longitudinais e transversais, assim como pelas trincas presentes nas placas de concreto de
cimento portland (CCP) ao longo do tempo. Quando o acostamento dos pavimentos de
concreto é composto por revestimento asfáltico, a junta revestimento/acostamento é outro
local significativo de infiltração.
A Figura 2.2 a seguir ilustra um pavimento de concreto com a superfície trincada e a
interface entre os tipos de revestimento pista – acostamento.
Figura 2.2: Superfície de CCP trincada
Fonte: Azevedo, 2007
Em pavimentos asfálticos, as juntas de construção da camada de revestimento e as
trincas que surgem ao longo do tempo no revestimento são os locais preferenciais de
infiltração.
O trincamento que surge na superfície, tanto dos pavimentos de concreto quanto dos
pavimentos asfálticos, é um processo contínuo, que depende tanto das características dos
materiais empregados na estrutura quanto da intensidade do tráfego que solicita o pavimento.
Na presença de água livre, esse fenômeno do trincamento é potencializado, tornando difícil a
28
sua previsão e a conseqüente estimativa de volume de água que infiltra pela abertura das
trincas.
A quantidade de juntas ou trincas, bem como a capacidade de vazão destas, são,
segundo Ridgeway (1976, 1982), as principais responsáveis pelo volume de água que infiltra
através da superfície do pavimento, relacionando-o também à intensidade e duração das
chuvas.
Quanto às precipitações pluviais, conforme Tucci et. al (2000), aquelas de grande
intensidade apresentam, de modo geral, curta duração, tal que grande parte da água das
chuvas escoa pela superfície do pavimento ao invés de penetrar na estrutura, em decorrência
da permeabilidade relativamente baixa da capa de rolamento, fator este associado com a curta
exposição temporal da contribuição pluvial. Porém, as precipitações de menor intensidade
ocorrem por períodos mais longos, fornecendo suprimento de água constantemente
permanente por longos períodos de tempo de duração das chuvas, favorecendo a infiltração
mesmo que a superfície do pavimento apresente reduzida permeabilidade.
Além dos fatores apresentados por Ridgeway (1976, 1982), a quantidade de água que
infiltra e que pode movimentar-se no pavimento depende também das características
geométricas da pista (declividades longitudinal e transversal) e da permeabilidade dos
materiais constituintes das demais camadas da estrutura.
A declividade transversal tem influência no volume de infiltração em função da
velocidade que a água pode desenvolver na superfície e atingir os pontos baixos laterais –
acostamentos. A declividade longitudinal tem influência na infiltração de água pela superfície
uma vez que a mesma impõe um escoamento em direção oblíqua à borda do pavimento,
expondo o fluxo a uma distância maior e, possivelmente, a uma quantidade maior de trincas,
ocasionando uma maior taxa de infiltração.
Outro parâmetro diretamente relacionado à infiltração é a permeabilidade dos
materiais integrantes da estrutura de pavimento, dado que caso o sistema não for capaz de
remover toda a água que infiltra pela superfície, a estrutura atinge um grau de saturação
elevado. Enfatiza-se, neste momento, a importância da necessidade da medida da
permeabilidade dos materiais constituintes das camadas do pavimento, notadamente das
camadas de base e sub-base, e a influência deste parâmetro na determinação dos volumes de
água para o dimensionamento do sistema de drenagem subsuperficial. Na atividade prática
profissional, esta importância da necessidade da caracterização das propriedades hidráulicas
dos materiais a serem empregados na pavimentação, inclusive para constituírem o sistema de
drenagem subsuperficial, mediante medidas experimentais no laboratório/campo, é
29
negligenciada pelos órgãos rodoviários.

Infiltração através das bordas do pavimento ou dos acostamentos
A infiltração de água pela borda do pavimento é devida a dois mecanismos distintos:
(i) a variação de carga hidráulica, que provoca o deslocamento da água; (ii) ao fenômeno da
capilaridade.
As rodovias mais propensas à infiltração através das bordas são aquelas que
apresentam baixa declividade longitudinal (greides planos ou pontos baixos de greides
ondulados), devido a maior dificuldade que a água encontra para escoar superficialmente.
Tanto para os pavimentos asfálticos quanto para os pavimentos de concreto, as juntas
entre a pista de rolamento e o acostamento são locais favoráveis para a infiltração das águas
de chuva. Em especial, quando os materiais da pista e acostamento são distintos, como nos
casos em que o pavimento rígido de CCP apresenta acostamento com revestimento asfáltico
ou quando o acostamento não é revestido com massa asfáltica ou em concreto, a água livre na
estrutura pode desencadear processos de deterioração acelerados pela incompatibilidade no
comportamento mecânico dos materiais. A falta de revestimento nos acostamentos permite
que uma parcela significativa da água infiltre para o interior da estrutura do pavimento,
reduzindo a sua capacidade estrutural, mesmo que na parte superior do acostamento seja
utilizado material argiloso com a finalidade de servir de selo, o qual, temporariamente,
impede a infiltração. Tudo isto depende da permeabilidade das camadas.
Outros fatores contribuintes para a infiltração podem ser representados pela vegetação
na região contígua ao pavimento, que pode formar uma barreira ao escoamento superficial da
água devido ao acúmulo de detritos. A água tende a escoar pela superfície do pavimento,
facilitando a infiltração e promovendo a saturação do solo contíguo ao pavimento,
favorecendo, de maneira associada com outros agentes, ao surgimento acentuado de defeitos
funcionais tais como trilhas de rodas, trincamento nos bordos, desplacamentos, dentre outros.
Acostamentos revestidos também podem proporcionar a infiltração pelas bordas do
pavimento, porém com menor intensidade que os acostamentos não revestidos.
A água de chuva também pode infiltrar lateralmente através de dispositivos de
drenagem superficial como canaletas sem revestimento impermeável, principalmente em
regiões de corte. As juntas entre o acostamento e a sarjeta, ou entre a sarjeta e a guia são
locais propícios para a infiltração lateral.
Outro caso a ser considerado, de natureza extemporânea, é a interferência de
restauração sobre as estruturas de pavimento existentes. Embora temporárias, as obras podem
provocar o acúmulo de água no acostamento ou em regiões contíguas a rodovia, favorecendo
30
o aumento do teor de umidade das camadas inferiores da estrutura. Devido à gravidade da
situação, a sinergia entre as solicitações de tráfego, as características dos materiais e o
aumento de umidade podem acelerar o processo de deterioração do pavimento, reduzindo sua
vida útil.
2.2.1.2 Capilaridade
A ação do fenômeno da movimentação da água livre por capilaridade consiste em uma
tensão de sucção que promove a migração da água entre locais com teores de umidade
distintos (de um meio com teor de umidade mais elevado para outro com teor de umidade
menor).
A capilaridade ocorre devido à ação da tensão superficial nos poros (“vazios”) do solo
acima da linha de saturação. A distribuição granulométrica e a massa específica aparente do
solo determinam à região de alcance da ascensão capilar. O movimento da água livre pela
capilaridade ocorre nos vazios dos solos, os quais, ainda que irregulares, podem ser
associados a tubos capilares por estarem interconectados. Conforme indica o professor Carlos
de Souza Pinto (2000), “quando um solo seco é colocado em contato com a água, esta é
sugada para o interior do solo. A altura que a água atingirá no interior do solo depende do
diâmetro dos vazios”. A ascensão capilar é função do volume de vazios e da granulometria do
material. Existe uma altura em que o grau de saturação é constante, embora não seja atingida
a saturação total.
Os solos nunca são encontrados totalmente secos em estado natural e sempre
apresentam uma quantidade de água retida nos vazios, denominada umidade de equilíbrio,
como indicam Medina e Motta (2005). Isso ocorre porque parte da água de chuva que se
infiltra na estrutura de pavimento fica retida como parte do material. Dessa forma, solos como
areias finas e siltes podem apresentar um elevado grau de saturação, mesmo distantes do nível
d'água. Também, quando ocorre o rebaixamento do lençol freático em uma massa de solo,
certa quantidade de água fica retida nos vazios formando meniscos, ficando retida na camada.
De acordo com Moulton (1980), a água proveniente da ascensão capilar não pode ser
drenada pela ação da gravidade. Para o controle do movimento, o autor recomenda a
implantação de uma camada drenante para interceptar o fluxo ou uma camada de bloqueio.
2.3 O MOVIMENTO DA ÁGUA EM MEIOS POROSOS
Em materiais granulares, o fluxo de água deve-se, principalmente, à ação da
31
gravidade. Em materiais argilosos (finos), o movimento da água ocorre devido à capilaridade.
O movimento da água devido à força gravitacional obedece a Lei de Darcy para fluxo
em meio saturado, representada pela expressão:
Q= k.i.A
(2.1)
Onde:
Q = vazão (m3/s)
k = coeficiente de permeabilidade (m/s)
i = gradiente hidráulico (m/m)
A = área da seção transversal normal à direção do fluxo hidráulico (m2)
A Lei de Darcy pode ser empregada em conjunto com a equação da continuidade para
constituir a equação diferencial que governa o fluxo subterrâneo de água. A equação da
continuidade é representada pela seguinte expressão:
Q= V.A
(2.2)
Onde:
V = velocidade de percolação da água (m/s)
Comparando as expressões (2.1) e (2.2) obtém-se que a velocidade de
percolação da água no meio poroso vale:
V= k.i
2.3.1
(2.3)
Movimento da Água Livre nos Pavimentos e seus Efeitos
Cedergren (1974) afirma que as pressões originadas no interior da estrutura de
pavimento, geradas pela ação das cargas do tráfego, induzem grandes pressões hidrostáticas,
resultando em movimentação das partículas de solo na interface das camadas. Estudos
realizados pelo autor no Estado da Geórgia/USA mostraram que as partículas de solo do
subleito e sub-base são carreadas pela água para a interface entre as camadas e para as juntas e
trincas pela ação das cargas do tráfego, proporcionando o surgimento de vazios na seção do
pavimento.
Segundo a FHWA (Moulton, 1980), a saturação da estrutura do pavimento, causada
pela elevação do lençol freático ou pela infiltração pelas bordas ou superfície, prejudica a sua
capacidade de suportar as solicitações dinâmicas do tráfego.
Em pavimentos asfálticos, os danos surgem com a elevação das poro-pressões que
32
acarretam na perda de suporte das camadas não estabilizadas (base, sub-base e subleito) e no
trincamento do revestimento. Na seqüência, as poro-pressões provoca o bombeamento de
finos através das trincas formadas na superfície do pavimento, conforme indica a Figura 2.3 a
seguir.
Figura 2.3: Ação da água livre em pavimentos asfálticos
Fonte: Azevedo, 2007
Em pavimentos com revestimento de concreto de cimento portland ocorre ação
similar, com o bombeamento de finos através das juntas, trincas ou bordas das placas. Para
pavimentos de CCP sem barras de transferência de carga, o empenamento das placas
provocado pelos gradientes térmicos faz que a placa fique em contato com a sub-base apenas
na região central, permitindo a formação de espaços livres nas bordas transversais das placas.
A água livre pode ficar armazenada nesses espaços. Quando isso ocorre, a passagem do
tráfego sobre a placa induz a movimentação da água com uma pressão elevada na direção da
placa seguinte. Quando a roda ultrapassa a junta, a primeira placa retorna à posição original e
a borda da próxima placa desloca-se para baixo provocando o bombeamento de finos através
da junta e a conseqüente erosão da sub-base, conforme ilustrado pela Figura 2.4.
Pela análise das figuras apresentadas, fica evidenciado que quando os sinais de
exsudação de água e bombeamento tornarem-se visíveis, a estrutura de pavimento não tem
mais condições de suporte adequado ao tráfego.
Em função da magnitude dos danos causados às estruturas dos pavimentos
33
atribuídos à falhas no sistema de drenagem, foram realizadas inúmeras pesquisas sobre os
mecanismos de deterioração dos pavimentos relacionados à drenagem.
Figura 2.4: Efeitos do bombeamento em pavimentos de CCP
Fonte: Azevedo, 2007
Com base em algumas dessas pesquisas, pode-se afirmar que os principais
mecanismos de danos ao pavimento relacionados à deficiência da drenagem subsuperficial
são:

Oxidação do ligante asfáltico;

Empenamento das placas de CCP;

Poro-pressões

Perda de suporte das camadas.
2.3.1.1 Análise dos Defeitos mais Preponderantes devido à Movimentação da Água
Livre

Poro-pressões
As pressões da água que podem surgir sob o impacto das rodas dos veículos pesados
atuantes sobre o pavimento e que causam erosão e ejeção de material são denominadas poropressões. Conforme Cedergren (1974), além da erosão e bombeamento, as poro-pressões pode
provocar o desprendimento de capas asfálticas, a desintegração de bases estabilizadas com
34
cimento, o enfraquecimento de bases granulares, à sobrecarga dos subleitos, entre outros
prejuízos.
As pressões de bombeamento que surgem no interior do pavimento, quando solicitado
pelo tráfego, constituem-se no principal mecanismo causador de danos às estruturas,
conforme FWA (1987).
Quando a água livre preenche completamente as camadas da infra-estrutura (base,
sub-base, reforço do subleito e o subleito) e também os vazios e os espaços ou aberturas nos
limites entre as camadas, a aplicação das cargas de roda produz impactos comparados a uma
ação do tipo golpe de aríete, que consiste na variação da pressão que ocorre em um
determinado conduto como conseqüência da mudança de velocidade do escoamento.
Pela Hidráulica (Baptista e Lara, 2002), o golpe de aríete é considerado um caso
particular dos fenômenos transitórios, aplicado a condutos fechados. A fase de adaptação às
novas condições de escoamento é acompanhada de ondas de pressão que percorrem os vazios
a elevadas velocidades, que vão atenuando-se até o estabelecimento do novo regime de
escoamento.
Em função do movimento da água livre no interior da estrutura do pavimento, o estudo
das pressões hidráulicas deve considerar também o princípio de Pascal. Quando há uma
pressão aplicada a um fluido, esta será integralmente transmitida por todos os pontos deste
fluido, ou seja, todas as camadas sob efeito da saturação sofrerão os efeitos das poro-pressões
ou pressões pulsantes, considerando-se as perdas de carga hidráulica provocadas pela
permeabilidade das camadas.
Com base nesses dois últimos conceitos, pode-se afirmar que o bombeamento de finos
tem origem nas tensões hidráulicas geradas pelo impedimento do deslocamento da água livre
no interior do pavimento. Ao ser aplicada a carga oriunda do tráfego, a água tende a se
movimentar em elevada velocidade pelos vazios comunicantes. Porém, o seu movimento é
reduzido em função da baixa permeabilidade dos materiais integrantes da estrutura, gerando
as tensões internas.

Perda de suporte
A perda da capacidade de suporte ocorre basicamente em função da expansão das
partículas e da redução do atrito interno do material, causando a diminuição da resistência ao
cisalhamento.
O fenômeno de expansão é característico de materiais com granulometria fina, ou seja,
35
de siltes e argilas. Conforme Vargas (1978), o aumento de volume dos solos e a sua
conseqüente expansão dá-se primeiramente por sucção de água para dentro dos poros do solo
e depois por adsorção para o interior da estrutura cristalina dos grãos. O afastamento dos
grãos provocado pela sucção acarreta na desestruturação interna da camada. Nos casos em
que são atingidos teores de umidade elevados no interior da camada estrutural, tem origem o
processo de bombeamento quando ocorre a solicitação pelo tráfego.
Ocorrendo ou não o bombeamento, após a expansão e a posterior redução do teor de
umidade a teores próximos ao da umidade ótima, os vazios gerados pela expansão (antes
ocupados pela água) são ocupados por ar, tornando o solo poroso e reduzindo a capacidade de
suporte e o módulo de resiliência (redução da rigidez da camada, tornando-s mais flexível,
mais facilmente deformável).
A perda de suporte também ocorre em função da diminuição no atrito interno dos
materiais. Isto pode ocorrer em camadas não estabilizadas onde o aumento do teor de umidade
provoca o aumento da lubrificação no contato das partículas. Este efeito pode ser verificado
através da análise da curva de compactação de um solo qualquer: ao aumentar o teor de
umidade no ramo seco da curva, verifica-se um aumento da massa específica aparente até
atingir um valor máximo, para o qual se obtém o teor de umidade ótima. Ao prosseguir a
compactação com teores de umidade superiores à ótima, verifica-se uma queda na massa
específica do material. O aumento do teor de umidade provoca uma lubrificação excessiva
nos contatos entre os grãos, cuja película de água no entorno dos grãos impede a aproximação
dos mesmos, proporcionando a ocorrência de elevadas deformações plásticas e impedindo
uma melhor compactação do solo, refletindo em uma massa específica do solo compactado
inferior à máxima. Esse comportamento, na prática da atividade rodoviária, recebe a
denominação de “borrachudo”.
O fenômeno da lubrificação dos grãos e redução do atrito interno ocorre tanto para os
solos das camadas de subleito e reforço do subleito como também para os materiais
granulares utilizados em camadas de sub-base e base. Portanto, o aumento do teor de umidade
proporciona uma redução na resistência ao cisalhamento que implica na redução da
capacidade de suporte e do módulo de resiliência da camada, resultando em deformações
plásticas excessivas.
Teoricamente, a perda de suporte é função da precipitação, do volume de água que
infiltra no pavimento, da erosão, das declividades longitudinal e transversal da pista, posição e
condição de selagem das juntas, tipo de material da base e subleito e da magnitude do tráfego.
Por sua vez, a infiltração superficial, o nível do lençol freático, a ascensão capilar e o excesso
36
de percolação de água são fatores fundamentais que contribuem para o desenvolvimento de
defeitos nos pavimentos relacionados a presença de teores elevados de umidade na estrutura.
O bombeamento de finos das camadas inferiores e o trincamento do revestimento são
as principais evidências sobre a presença de umidade excessiva na estrutura do pavimento, de
modo que os defeitos de pavimentos flexíveis relacionados com a umidade caracterizam-se
pela elevada deflexão (baixo raio de curvatura), trincamento por fadiga, redução da
capacidade de suporte e desagregação.
O pavimento rígido de concreto de cimento portland também é susceptível ao efeito da
água. Os principais defeitos relacionados com a presença de umidade excessiva são a
instabilidade do subleito, o bombeamento de finos e conseqüente perda de suporte, além do
trincamento em formato conhecido como D-Cracking (trinca de canto).
Resumidamente, podem ser listados os três principais fatores preponderantes na aceleração
dos defeitos relacionados à umidade:
 Infiltração: nos Estados Unidos foi conduzida uma extensa pesquisa (Wyatt & Macari,
2000), na qual se verificou intensidade pluviométrica elevada nas regiões estudadas, o
que implicava em um volume significativo de água infiltrando através das trincas e
juntas. Considerando os materiais de base e subleito com baixa permeabilidade nas
rodovias analisadas, a água retida no interior da estrutura do pavimento contribuiu
significativamente para acelerar a deterioração do pavimento;
 Tráfego: a associação do tráfego elevado com cargas pesadas possibilita a
movimentação da água no interior da estrutura do pavimento, de modo que acelera a
degradação do pavimento, conforme ilustrado anteriormente mediante as Figuras 2.1 e
2.2;
 Estrutura do Pavimento: a compatibilidade e a transmissividade hidráulica dos
materiais constituintes do pavimento (permeabilidade) podem contribuir para o
acúmulo de água no interior da estrutura, acelerando a deterioração.
Wyatt e Macari (2000) avaliaram o desempenho de pavimentos em função de
sistemas de drenagem subsuperficial em estruturas de pavimentos asfálticos e rígidos. O
trabalho realizado reuniu informações constantes de bancos de dados de órgãos de transporte
norte-americanos sobre um grande número de seções-tipo, conforme indica o Quadro 2.1.
Foram coletados dados acerca da presença/ausência de drenos longitudinais, camadas
drenantes e defeitos encontrados na pista.
37
Quadro 2.1 – Banco de Dados e segmentos rodoviários analisados
Banco de Dados
Pavimentos Flexíveis
Pavimentos rígidos
NCHRP
56
49
LTPP
49
89
RIPPER
272
Fonte: Wyatt e Macari, 2000
Em pavimentos asfálticos (flexíveis), os autores verificaram que a utilização de drenos
de borda em conjunto com bases granulares densas tem pouca influência sobre o
desenvolvimento de trilhas de roda. Para pavimentos rígidos com barras de transferência, a
eficiência do sistema de drenagem também tem pouca influência sobre o surgimento de
defeitos superficiais. A utilização de bases granulares densas elimina a presença dos drenos,
sendo notada pouca ou nenhuma diferença no desempenho de pavimentos com drenos ou sem
drenos.
A pesquisa demonstra também que a presença de um sistema de drenagem
subsuperficial não é suficiente para que o pavimento atue como uma estrutura drenante. É
necessário que haja uma adequação em nível de projeto, compatibilizando o sistema proposto
com os materiais utilizados, com as práticas construtivas adotadas e também com os
procedimentos de manutenção a serem adotados quando a estrutura estiver em utilização.
Outro estudo que merece destaque na avaliação de defeitos de pavimentos
relacionados à drenagem subsuperficial é o realizado por Hudson e Flanagan (1987). Foram
avaliados 14 segmentos de pavimentos submetidos a solicitações de tráfego e climáticas
distintas. A principal característica do estudo é que para cada segmento aberto ao tráfego
havia outra, semelhante, submetida apenas às variações climáticas. Como conclusão, os
autores afirmam que as solicitações do tráfego exercem uma influência muito superior no
desempenho do que as condições climáticas locais. As ações das intempéries, isoladamente,
não causam grandes danos às condições de superfícies dos pavimentos, porém, provocam o
enfraquecimento da estrutura, potencializando a deterioração causada pelas solicitações do
tráfego.
2.4 CONCEPÇÕES DE PROJETO DE DRENAGEM SUBSUPERFICIAL
O projeto do sistema de drenagem subsuperficial do pavimento consiste na
determinação do balanceamento entre permeabilidade e estabilidade da estrutura do
pavimento e na coleta e remoção rápida da água que infiltra no pavimento. Algumas
características importantes são: a escolha do material constituinte da camada de base, a
38
imprimação de sua superfície, a indicação de uma camada de filtro (“argilamento”) para evitar
a infiltração de água do subleito para as camadas superiores e um sistema de coleta, condução
e afastamento do corpo do pavimento da água livre que infiltra ou da água capilar, como
indica a Figura 2.5.
Figura 2.5: Esquema do sistema de drenagem subsuperficial
Fonte: Azevedo, 2007
Drenos de pavimento ou drenos subsuperficiais são dispositivos que tem como função
receber as águas drenadas pela camada do pavimento de maior permeabilidade conduzindo-as
até o local de deságüe.
Os principais componentes dos sistemas de drenagem subsuperficial serão descritos
brevemente a seguir:

Camada drenante – é uma camada de material granular, colocada logo abaixo do
revestimento, seja ele asfáltico ou de concreto de cimento portland. Com granulometria
apropriada, tem a finalidade de drenar as águas infiltradas para fora da estrutura do
pavimento, conduzindo-as para os drenos rasos longitudinais.

Drenos rasos longitudinais – são drenos que recebem as águas coletadas pela camada
drenante. São aliviados pelos drenos laterais e transversais que recebem as águas por ele
transportadas, quando atingida sua capacidade de vazão, conduzindo-as para fora da faixa
estradal.

Drenos laterais de base – são drenos que tem a função de recolher as águas que se
infiltram na camada de base, com boa permeabilidade, encaminhando-as para fora da
plataforma.

Drenos transversais – são aqueles posicionados transversalmente à pista de rolamento em
39
toda a largura da plataforma, sendo, usualmente, indicados nos pontos baixos das curvas
côncavas ou em outros locais onde se necessitar drenar as bases permeáveis.
2.4.1 Aspectos Conceituais Envolvidos na Teoria Hidrodinâmica nos Meios
Porosos
Para que a estrutura do pavimento apresente características efetivas de boa drenagem
subsuperficial é necessário que haja o correto dimensionamento hidráulico deste sistema. A
vazão prevista decorrente da infiltração através do revestimento-acostamento, por exemplo,
deverá percolar através da camada drenante de forma que não seja atingida a saturação da
mesma e ser coletada pelos dispositivos adequados (drenos longitudinais de borda ou
transversais). Para que isto ocorra, é necessário o controle das características geométricas e
geotécnicas de cada camada, garantindo-se o escoamento através do conceito da hidráulica
dos meios porosos.
As Figuras 2.6 e 2.7, reproduzidas de Pereira (2003), apresentam sugestões de
posicionamento da camada drenante para seção-tipo de pavimento rodoviário e urbano,
respectivamente.
Figura 2.6: Posicionamento recomendado para a camada drenante em pavimentos rurais
Fonte: Pereira, 2003.
\
Figura 2.7: Posicionamento recomendado para a camada drenante em pavimentos urbanos
Fonte: Pereira, 2003
40
2. 4.1.1 Componentes do Sistema
2.4.1.1.1 Camada Drenante
A colocação da camada drenante logo abaixo do revestimento asfáltico ou da placa de CCP é
preferível, porque a água pode ser drenada mais rapidamente. No entanto, esta técnica pode
ter desvantagens pela deficiência de finos na camada drenante, que poderá causar problemas
de estabilidade. Caso a camada drenante seja colocada sobre o subleito, as permeabilidades da
base e sub-base devem ser maiores que o índice de infiltração, para que a água possa alcançar
a camada drenante.
A camada drenante de graduação aberta raramente poderá ter espessuras elevadas por
questões de estabilidade. Assim sendo, é comum a utilização de sub-base de graduação densa
subjacente, exigindo outra camada separadora de filtro, para prevenir a migração de finos do
subleito para os vazios da brita de graduação aberta ou proporcionar aumento de suporte
estrutural.
Caso se queira eliminar a camada intermediária de filtro, é altamente recomendável
que seja empregada uma manta geotêxtil em sua substituição para desenvolver as mesmas
funções de separação e de bloqueio.
Devido aos problemas de custo e das dificuldades construtivas da camada drenante
aberta, em alguns projetos tem sido prevista a colocação de camadas granulares de graduação
densa com diâmetro efetivo elevado para desempenhar as funções simultâneas de drenagem e
de estabilidade. Infelizmente, isso cria apenas a falsa sensação de segurança, uma vez que a
base de graduação densa, além de não drenar a contento, apresentará perda de suporte ao
longo do tempo pela saturação da camada.
Em síntese, não há unanimidade quanto à opção de se utilizar camada altamente
drenante de graduação aberta e elevado volume de vazios, que apresenta estabilidade
estrutural duvidosa ou empregar camada de graduação densa, estável, mas com baixo índice
de transmissividade, que proporciona perda de suporte ao longo do tempo à medida que
ocorre acréscimo de saturação da camada.
A metodologia proposta por Cedergren (1974) descreve como deve escoar, através da
camada drenante, o fluxo que penetra através de uma superfície do pavimento com um metro
de largura e comprimento igual a máxima distância percorrida sob o mesmo por uma partícula
de água.
A Lei de Darcy deve ser verificada, de forma que os fluxos de água provenientes da
41
infiltração sejam inferiores ao fluxo máximo admissível, conhecidas as características
geométricas da pista e o coeficiente de permeabilidade do material drenante.
O tempo para que toda a água infiltrada seja drenada do pavimento deverá ser inferior
a 1 (uma) hora, depois de cessada a precipitação, e esta condição deverá ser verificada através
da relação entre a máxima distância percorrida pelas partículas de água na camada drenante,
no sentido do escoamento, e a velocidade de percolação, isto é, a velocidade real média de
escoamento através dos vazios da camada.
Na seqüência, serão apresentados aspectos referentes às características físicas e
hidráulicas das camadas drenantes: a permeabilidade e o critério de filtro.
As principais características físicas das camadas drenantes e o critério de filtro são as
seguintes:

Permeabilidade
Permeabilidade é a propriedade dos materiais de pavimentação e solos que indica a
maior ou menor facilidade que os mesmos oferecem à passagem da água através de seus
vazios. Tal grandeza é numericamente expressa pelo coeficiente de permeabilidade ou
coeficiente de transmissividade hidráulica (k), cujo conhecimento é importante para os
problemas de movimento da água em meios porosos e, em particular, para o dimensionamento
hidráulico dos dispositivos de drenagem subsuperficial de pavimentos.
Quanto menor o coeficiente de permeabilidade do material, menor será o fluxo de
água que escoa pelos vazios da camada. Não existem materiais completamente impermeáveis
em pavimentação, mas são considerados como tais aqueles cujo coeficiente de permeabilidade
é da ordem de grandeza de 10
-7
cm/s (solos argilosos, concreto asfáltico usinado a quente,
como exemplos).
A determinação experimental do coeficiente de permeabilidade foi obtida, em 1856,
por Henry Darcy, que observou que a vazão Q em uma determinada amostra de solo era
proporcional ao produto da área da seção A normal à direção do fluxo hidráulico, pelo
gradiente hidráulico i, que representa a relação ΔH/L, sendo que a constante de
proporcionalidade é dada em função das características do material. A referida constante é o
coeficiente de permeabilidade (k).
Q = k ΔH.A
L
ou Q = k .i .A
(2.4)
42
onde:
Q = vazão (m3/s)
k = coeficiente de permeabilidade (m/s)
i = gradiente hidráulico (m/m)
A = área da seção transversal normal à direção do fluxo (m2)
L = distância percolada pela água (m)
ΔH = carga hidráulica (m)
A Lei de Darcy aplica-se exclusivamente para fluxos laminares, ou seja, para baixas
velocidades, como ocorre no fluxo da infiltração na estrutura do pavimento.
O coeficiente de permeabilidade k varia para os diferentes solos e ainda, para um
mesmo tipo de solo, sofre a influência da temperatura e do índice de vazio (e). A temperatura
influencia diretamente na viscosidade da água, que é tanto menor quanto maior a temperatura.
O índice de vazios é diretamente relacionado à porosidade (n) do material (equação 2.5), e
quanto maiores e e n, maior a percolação pelo material.
n =
e
(2.5)
1+e
Outros fatores que influenciam na permeabilidade do material são: o arranjo estrutural
das partículas (estratificação), o tamanho dos grãos, a massa específica da água e o grau de
saturação do solo.
O Quadro 2.2 indica a ordem de grandeza do coeficiente de permeabilidade para
diferentes tipos de solo.
Quadro 2.2 – Coeficientes de permeabilidade
Material
Argilas
Siltes
Areias argilosas
Areias finas
Areias médias
Areias grossas
Coeficiente de permeabilidade (cm/s)
< 10-7
10-4 a 10-7
10-5
10-3
10-2
10-1
Fonte: Pinto, C.S., 2000
A determinação do valor do coeficiente de permeabilidade pode ser feita pelo emprego
de fórmulas empíricas, relacionadas com a granulometria do material, por ensaios de
43
laboratório, através dos permeâmetros, e por ensaios de campo (infiltração e bombeamento).
Dentre as formulações empíricas para a determinação do valor de k, pode-se
apresentar a equação de Hazen, para areias fofas e uniformes.
k =100.(D10 )
2
(2.6)
onde k é o coeficiente de permeabilidade, em cm/s, e D10 é o diâmetro efetivo da areia
(diâmetro correspondente a 10% em peso total das partículas menores que ele), em cm.
Caso ocorra a falta de equipamento para a realização de ensaios de laboratório, a
permeabilidade dos materiais comumente utilizados como base de pavimentos pode ser
estimada a partir da equação 2.7, encontrada no Manual de Drenagem Subsuperficial e no
manual do programa “Drainage Requirements for Pavements” – DRIP, ambos da FHWA
(Moulton, 1980 e Mallela et al., 2002).
2
1,478
×n
6,654
(P200)
0,5974
k =2,158 ×10 × (D10)
(2.7)
onde:
k = permeabilidade, em cm/s
n = porosidade, dada pela equação n = 1 −
ρ
62,4 ×ρS
ρ = massa específica aparente (“densidade”) do material
ρS - massa específica real dos grãos ≈ 2,68 g/cm3
D10 - diâmetro efetivo – 10% passando (mm)
P200 - porcentagem de finos (material que passa na peneira no 200)
Para a determinação da permeabilidade mínima de uma camada drenante, a Lei de
Darcy deve ser verificada, de forma que os fluxos provenientes da infiltração sejam inferiores
ao fluxo máximo admissível através da seção transversal. Numa camada drenante o
escoamento deve se dar através de uma seção retangular perpendicular à direção do fluxo,
com largura de 1 metro e altura igual a espessura efetiva da camada, considerada igual a
espessura total menos 2,5 cm, prevenindo-se, assim, de alguma contaminação nas superfícies
inferior ou superior da camada.
Conhecida a infiltração de projeto (Ip) e as características geométricas da pista de
rolamento podem-se então calcular a permeabilidade necessária a partir da expressão a seguir.
44
k = Qx100
= IPxLx100
(2.8)
αxEef
ixD
onde:
k : coeficiente de permeabilidade, em cm/s;
Q : é a vazão de infiltração numa faixa de largura 1 m, em cm3/s;
i
: gradiente hidráulico na trajetória do fluxo por metro linear;
D : comprimento da trajetória percorrida pela água na camada drenante, em m;
Ip : é a infiltração de projeto, em cm/s;
L : é a largura da plataforma, em m;
α : é a declividade transversal da pista;
Eef : é a espessura efetiva da camada drenante, em cm.
A expressão (2.8) permite a determinação da permeabilidade necessária da camada
drenante para diferentes combinações de largura e de declividade da pista e da espessura
efetiva da camada drenante. De forma similar, é possível calcular a espessura efetiva da
camada drenante a partir da expressão:
Eef = Ip ×L ×100
(2.9)
k ×α

Determinação dos filtros
Caso a camada drenante seja posicionada sobre outra camada densa, é necessário o
posicionamento de uma camada de filtro, para evitar o carreamento de finos para o interior da
camada drenante, o que provocaria a sua colmatação.
Qualquer agregado utilizado para drenagem deve satisfazer os critérios de filtro quanto
ao entupimento e quanto à permeabilidade, para evitar a colmatação da camada drenante pelos
finos das demais camadas adjacentes.
Quanto ao entupimento, o material de filtro deve ser fino o suficiente para evitar que
outro, mais fino, seja carreado para o interior do material filtrante. A relação (2.10) deve ser
atendida na escolha dos materiais:
D15 (filtro)
D85 (solo)
≤ 5
(2.10)
45
onde:
D15 e D85 são os tamanhos dos grãos correspondentes a 15 % e 85 % de material passando nas
peneiras.
Quanto à permeabilidade, o material de filtro deve ter granulometria aberta, suficiente
para permitir a percolação da água sem apresentar resistência significativa. A relação entre os
diâmetros dos materiais está expressa na seqüência.
D15 (filtro)
≥ 5
(2.11)
D85 (solo)
Para garantir que as curvas granulométricas do filtro e do material a ser protegido
fossem aproximadamente paralelas, o Corpo de Engenheiros do Exército Norte-Americano –
USACE (apud MOULTON, 1980) recomenda que seja atendida também a relação (2.12)
entre os diâmetros dos materiais.
D50 (filtro)
≤ 25
(2.12)
D50 (solo)
O USACE recomenda também que o material de filtro apresente coeficiente de
uniformidade, definido como a relação entre D60 e D10, inferior a 25, para minimizar o
problema de segregação dos grãos.
Moulton (1980) recomenda que a quantidade de finos passando na peneira no 200 deve
ser inferior a 5%, ou que D5 seja inferior a 0,074 mm, para evitar que os finos do filtro sejam
carreados para o interior da camada drenante.
A camada de filtro pode ser substituída por uma manta geotêxtil. Os geotêxteis têm a
função de reter o solo e permitir a passagem da água entre as camadas, sendo que os critérios
de filtro para os geotêxteis deverão contemplar a sua resistência ao bombeamento,
permeabilidade e entupimento.
2.4.1.1.2 Drenos Rasos Longitudinais
Historicamente, a utilização deste tipo de dreno teve início por volta de 1970 e tem
sido crescente a sua aplicação, visando o aumento dos desempenhos funcionais e estruturais
dos pavimentos rodoviários.
Uma discussão importante no projeto de drenagem subsuperficial é a necessidade ou
46
não de se prever drenos rasos longitudinais para remover a água livre que normalmente se
acumula na borda da pista de rolamento.
Os drenos de bordo foram, no passado, empregados com ou sem camadas drenantes.
Hoje, prefere-se que os drenos estejam conectados às bases drenantes de elevada
transmissividade hidráulica.
Mesmo com o emprego de drenos rasos longitudinais, pode ser necessária também a
instalação de drenos transversais em alguns pontos críticos, em especial quando a declividade
da seção é praticamente nula, visando aumentar a eficiência da camada drenante.
No projeto do sistema de drenagem com drenos rasos deverão ser levados em
consideração os seguintes itens:

Tipo de material do dreno
o cego - granulometria e permeabilidade
o dreno com tubo – material liso internamente, corrugado e perfurado

Locação e profundidade dos drenos e respectivas saídas

Declividade dos drenos e espaçamento das saídas (comprimento crítico)

Dimensionamento dos drenos
o cego - seção transversal (tipo de geometria)
o dreno com tubo - diâmetro e com bordo livre

Condição de funcionamento
o cego – evitar colmatação, principalmente por intemperismo químico (sanidade)
o dreno com tubo - entupimento de furos
 Quanto aos materiais:
Os drenos rasos longitudinais poderão ser constituídos de diferentes tipos de materiais:
essencialmente granulares (cego), tubulares e com geocompostos drenantes.
Os drenos constituídos de material granular, tipo brita ou areia, apresentam capacidade
hidráulica em função da seção e da declividade adotadas e do coeficiente de permeabilidade
do material selecionado, empregando-se a fórmula de Darcy para escoamento em meios
porosos. A sua capacidade hidráulica é relativamente reduzida e, dependendo do volume a ser
drenado, o espaçamento das saídas d’ água deve ser bastante curto.
Os drenos tubulares apresentam, dependendo do diâmetro adotado da tubulação e da
declividade longitudinal, elevada capacidade hidráulica. Os tubos de PVC podem ser lisos ou
corrugados, perfurados, com diâmetro variável entre 5 e 10 cm e dimensionados como
conduto livre, utilizando a fórmula de Darcy associada à equação da continuidade.
47
Os drenos constituídos de geocompostos são de utilização relativamente recente,
estando disponíveis no mercado vários modelos. Tais drenos começaram a ser difundido após
sua utilização em projetos de restauração, em vista de sua facilidade de instalação.
Independentemente do tipo de dreno empregado, se cego ou com tubo, comumente se
utilizam mantas geotêxteis envolvendo a vala drenante com a finalidade de servir de filtro dos
materiais mais finos, procurando evitar a sua colmatação. A permeabilidade do geotêxtil deve
ser de 4 a 10 vezes superior ao do material adjacente. Ressalta-se que a manta não controla os
movimentos e nem a erosão de finos nas camadas adjacentes, evita a entrada de finos no
dreno e forma o préfiltro.
 Quanto ao posicionamento:
O posicionamento do dreno pode ser efetuado, principalmente, junto ao bordo externo
do acostamento ou logo abaixo das juntas entre a pista principal/acostamento ou pista/guiasarjeta (meio-fio). A alternativa de posicionamento do dreno de pavimento com o dreno
posicionado no bordo externo do acostamento ou do meio-fio, evita o desconfinamento das
camadas subjacentes.
Quando um dreno raso longitudinal for executado próximo à borda da pista a ser
restaurada é importante saber se a água livre a ser drenada é proveniente das camadas
adjacentes ou da junta existente entre a pista e o acostamento. O dreno raso longitudinal
executado próximo à borda da pista será eficiente se a água livre estiver infiltrando pela junta
pista/acostamento. Entretanto, caso a água tenha origem pelas trincas ou juntas nas faixas
centrais de rolamento, provavelmente a eficiência do dreno será duvidosa, principalmente se
os materiais das camadas do pavimento existente apresentarem baixa permeabilidade
hidráulica.
A adoção do dreno posicionado na junta pista/acostamento também induz à formação
de um ponto fraco na estrutura, dadas as condições de compactação sobre o dreno e
adjacências. Desta forma, os cuidados com a execução devem ser redobrados ao adotar-se esta
alternativa.
Em resumo, ao se prever a utilização de drenos rasos longitudinais é fundamental o
conhecimento das características hidráulicas dos materiais adjacentes, uma vez que a sua
eficiência dependerá de como e quanto de água chegará ao dispositivo de drenagem.
A eficiência dos drenos rasos longitudinais será fundamentalmente função da forma de
aplicação ou situação em que os mesmos serão instalados. Independentemente da situação de
pavimento novo ou restauração ele deve apresentar adequada conexão com as camadas
48
permeáveis adjacentes, ter capacidade hidráulica suficiente para drenar todo volume de água
que chegue até o mesmo e não sofrer ao longo do tempo entupimento devido ao carreamento
de finos para o interior da tubulação.
O critério de projeto da drenagem de pavimentos para os casos de restauração é
consideravelmente mais complexo do que para a situação de vias novas. As camadas do
pavimento já estão executadas e muito pouco pode ser feito para torná-la mais drenante. A
solução mais apropriada para melhorar as condições de drenagem é encurtar o caminho de
percolação da água livre existente na estrutura.
As condições de saturação das diversas camadas devem ser analisadas para verificar se
a causa de degradação do pavimento está relacionada com a umidade excessiva das camadas
inferiores, e neste caso, recapeamentos, reciclagens e remendos na estrutura existente não
resolverão o problema se as deficiências de drenagem não forem solucionadas.
2.4.1.1.3 Saídas Laterais dos Drenos
Além do dimensionamento hidráulico, as saídas laterais do sistema de drenagem
subsuperficial devem ser cuidadosamente estudadas para não comprometer o seu desempenho
global.
Como regra geral, o espaçamento das saídas não deve ser superior a 90 m, com os
tubos lisos colocados num ângulo entre 45º a 90º com a direção do dreno longitudinal. Quase
sempre não há necessidade de se colocar tubo nos drenos.
Os tubos de saídas poderão ser aparentes, com dispositivos apropriados ou conectados
a um outro sistema de drenagem profunda do local.
Os dispositivos de proteção da saída aparente deverão ser constituídos de muro de
testa de concreto pré-moldado ou moldados in loco, devidamente assentados para evitar danos
na tubulação, erosão nos taludes e que possam ser facilmente visualizados para posterior
execução de manutenção.
2.5 CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO
O projeto adequado de um sistema de drenagem subsuperficial de pavimento deve
atender as etapas descritas adiante, para alcançar eficiência hidráulica do sistema,
considerando os parâmetros a serem empregados nos cálculos, também apresentados a seguir:
2.5.1 Estimativa da Infiltração de Projeto: volume de água que infiltra na estrutura
49
Conforme anteriormente analisado, a maior fonte isolada de água na estrutura dos
pavimentos é a infiltração pela superfície, seja através das trincas ou juntas entre o pavimento
e o acostamento, pelos acostamentos ou através de valas laterais ao pavimento.
Um pavimento novo pode apresentar uma superfície virtualmente impermeável,
porém, antes do final do período de projeto, a estrutura apresentará trincas não seladas e
juntas abertas. O projeto de uma base permeável, ou camada drenante, deve prever uma
condição em que a superfície do revestimento apresenta-se trincada, para considerar a
infiltração em uma condição severa.
Dois métodos têm sido extensivamente utilizados para avaliar a capacidade de
infiltração pela superfície: o proposto por Cedergren (1974) e o proposto por Ridgeway
(1976), este adotado pela FHWA e AASHTO.
O procedimento proposto por Cedergren (1974) é empírico e depende tanto da
capacidade de infiltração quanto da intensidade pluviométrica. Já o proposto por Ridgeway
(1976) baseia-se nos resultados de ensaios de infiltrabilidade, nos quais se observou que a
infiltração é diretamente relacionada ao trincamento da superfície do pavimento. Verifica-se
uma grande diferença entre as previsões de fluxo de infiltração pelos dois métodos. Conforme
indica a FHWA, no Manual de Utilização do DRIP (Mallela et al, 2002), uma vez que o
segundo procedimento é mais racional e baseado em experimentos de campo, este é
freqüentemente utilizado para a determinação da infiltração pela superfície do pavimento. No
entanto, o outro procedimento também deve ser utilizado, em especial para conferência dos
resultados. Caso necessário, o maior dos dois resultados deve ser utilizado para o
dimensionamento do sistema de drenagem subsuperficial.
2.5.1.1 Método de Cedergren
De acordo com o Manual de Drenagem de Rodovias do Departamento Nacional de
Infra-Estrutura de Transportes, versão de 2006, o cálculo das descargas de contribuição que
devem ser escoadas pela camada drenante do pavimento deve ser efetuado conforme o
método encontrado na publicação “Drenagem dos pavimentos de rodovias e aeródromos” de
H. R. Cedergren (1974) e as recomendações do Federal Highway Administration – FHWA
(Moulton, 1980).
A estimativa da infiltração de projeto pelo procedimento proposto por Cedergren
(1974) consiste na aplicação de um método simplificado, no qual se assume que uma
proporção fixa da chuva de projeto infiltra na estrutura de pavimento. Para tanto, é necessária
50
a determinação de um coeficiente de infiltração e da intensidade da precipitação
pluviométrica. Para a aplicação do método, recomenda-se a utilização de chuva com 1 hora de
duração e período de retorno variando de 1 a 2 anos em função do volume de tráfego previsto
para a rodovia.
A equação 2.13 é utilizada para a determinação da vazão de infiltração:
qi = C.R.F
(2.13)
onde:
qi = vazão de infiltração, em m³/dia/m²;
C = coeficiente de infiltração;
R = Precipitação de projeto, em mm/h;
F = Fator de conversão, igual a 0,24 para mm/h.
São recomendados coeficientes de infiltração variando de 0,50 a 0,67 para pavimentos
de concreto de cimento portland e entre 0,33 a 0,50 para pavimentos asfálticos.
2.5.1.2 Método da AASHTO/FHWA
Ridgeway (1976, 1982) recomenda a consideração de um fluxo de infiltração estimado
pela capacidade de carreamento pelas juntas ou trincas de pavimento ou pela estimativa dos
comprimentos de juntas ou trincas. A pesquisa do autor indicou que a condição das juntas ou
trincas (isto é, juntas/trincas seladas ou não, abertura das juntas/trincas) e o tipo de base do
pavimento (graduação aberta ou fechada) influenciam a capacidade de infiltração através das
juntas/trincas.
Para juntas/trincas com alta capacidade de infiltração devem ser consideradas chuvas
com intensidade elevada e de curta duração. Para juntas/trincas com baixa capacidade de
infiltração, a duração da chuva é mais importante que a intensidade, conforme descrevem
Crovetti e Dempsey apud Mallela et al (2000).
A abordagem de projeto apresentada no Highway Subdrainage Manual e nas
publicações “Demonstration Project 87” e “NHI Course 131026”, todos da FHWA (1980,
1992 e 1998), considera a aproximação da infiltração por este método mais confiável que a
abordagem do método proposto por Cedergren. A equação para o cálculo da infiltração para
condições normais em pavimentos sem trincas é:
51
qi
=
{
Ic x
Nc/W + Wc/WxCs
}
+ kp
(2.14)
onde:
qi = vazão de infiltração, em m³/dia/m²;
Ic = razão de infiltração através das juntas/trincas, em m³/dia/m;
Nc = número de trincas longitudinais;
Wc = comprimento das juntas/trincas transversais, em m;
W = largura da base permeável, em m;
Cs = espaçamento das juntas/trincas transversais, em m;
kp = permeabilidade da estrutura de pavimento, em m/dia.
Pode ser adotado um valor de Ic = 0,223 m³/dia/m, baseado em estudos sobre
juntas/trincas em condições de saturação (Ridgeway, 1976). O valor sugerido aproxima-se da
infiltração média medida em trincas localizadas em pavimentos com revestimento asfáltico
sobre base granular de graduação aberta.
2.5.2 Dimensionamento Hidráulico da Camada Drenante
Neste item são tratados os aspectos hidráulicos da camada drenante destinada a
remover rapidamente ou limitar o tempo de permanência da água livre proveniente das chuvas
que inevitavelmente infiltrarão através das trincas e das juntas de construção existentes na
superfície do pavimento, conforme apresentado anteriormente.
Os principais aspectos abordados são:
 Definição dos parâmetros hidráulicos de cálculo.
 Concepção do sistema de drenagem.
Os parâmetros hidráulicos de cálculo envolvem as características geométricas da via,
que definem a linha de maior declive do fluxo da água e a extensão a ser percorrida até os
drenos subsuperficiais, as granulometrias dos materiais a serem utilizados nas diversas
camadas do pavimento e a habilidade dos mesmos de reter ou permitir o escoamento da
umidade excessiva.
Para controle dos tempos de permanência e retirada da água livre do pavimento serão
consideradas duas concepções distintas no sistema hidráulico:
52
•
Profundidade do fluxo, em que a capacidade de escoamento da camada permeável
deve ser superior a infiltração de projeto – Critério de Fluxo Contínuo;
• Tempo de drenagem, em que a camada drenante poderá ficar saturada durante o período
de precipitação, mas que, no entanto, deverá ser drenada após algumas horas depois de
cessada a chuva para evitar danos à estrutura
2.5.3 Dimensionamento dos Drenos Longitudinais Subsuperficiais Coletores,
Incluindo a Definição do Espaçamento entre as Saídas de Água
Os drenos rasos longitudinais tubulares devem ter capacidade hidráulica suficiente
para remover a água que infiltra pela superfície e pelas juntas entre a pista de rolamento e os
acostamentos laterais.
Cada elemento do sistema de drenagem deve ter capacidade crescente à medida que a
água caminha para os pontos de saída, de forma a garantir o principio da continuidade
hidráulica, sem apresentar pontos de gargalo ao longo da trajetória da linha d’água.
A capacidade de drenagem dos drenos rasos longitudinais é determinada em função do
tipo, do diâmetro e da declividade de assentamento da tubulação, e do espaçamento das
saídas. Essa combinação de elementos deve garantir que a capacidade do conduto seja
superior à vazão de projeto.
A quantidade de furos ou aberturas na tubulação deve ser suficientemente grande para
permitir a entrada de água que chega até o dreno através das camadas drenantes adjacentes.
2.5.4 Vazão de Projeto
A vazão de projeto para a determinação do diâmetro da tubulação e cálculo dos
espaçamentos das saídas de água deve ser estimada a partir de um dos seguintes
procedimentos:

Critério 1 – descarga em função do tempo de drenagem
 Critério 2 – descarga devido à infiltração pela superfície

Critério 3 – descarga em função da capacidade da base permeável.
A utilização de um dos critérios dependerá da concepção adotada para o tipo de base
empregado no pavimento, garantindo assim a continuidade hidráulica no sistema de
53
drenagem.
Critério 1 – Descarga em Função do Tempo de Drenagem
De acordo com este procedimento, a vazão de projeto por unidade de comprimento do
pavimento pode ser calculada como se segue:
qd = 24xWxHxNexU
(2.15)
td
onde
3
qd = vazão de projeto, em m /dia/m
W = largura da base permeável, em m
H = espessura da base, em m
Ne = porosidade efetiva
U = porcentagem de drenagem
td = tempo de drenagem, em h
Critério 2 – Descarga devido a Infiltração pela Superfície
Neste procedimento, a vazão de projeto é estimada em função da taxa de infiltração
pela superfície do pavimento, de acordo com a seguinte expressão:
qd = qixW
(2.16)
onde:
qd = vazão de projeto, em m3/dia/m
3
qi = taxa de infiltração pela superfície, em m /dia/m2
W = largura da base permeável, em m
A taxa de infiltração (qi) pode ser determinada pelo método proposto por Cedergren
(1974), baseado na precipitação de projeto, ou pelo critério recomendado por Ridgeway
(1976), baseado na extensão de trincas ou juntas no pavimento.
Alternativamente, conforme sugestão da FHWA (1980) pode-se adotar uma taxa
média de infiltração d’água na estrutura do pavimento de acordo com o tipo de revestimento:
Pavimento asfáltico
qi = 0,10 a 0,15 m³/dia/m²
Pavimento rígido
qi = 0,15 a 0,20 m³/dia/m²
54
Critério 3 – Descarga em Função da Capacidade da Base Permeável
De acordo com este critério, a vazão de projeto por unidade de comprimento pode ser
estimada através da seguinte equação:
qd =k.βxH
(2.17)
onde,
qd = vazão de projeto, em m3/dia/m
k = coeficiente de permeabilidade, em m/dia
β = declividade transversal, em m/m
H = espessura da base, em m
 Velocidade de Percolação e de Descarga
A velocidade de percolação é a velocidade real média da água através dos vazios ou
poros existentes num solo ou agregado, e ela é empregada para estudar o transporte de
partículas sólidas no interior da camada drenante.
A velocidade de percolação é determinada pela aplicação da Lei de Darcy:
Q = k. i. A
Vs. n. A = k. i. A
Vs = k. i
n
(2.18)
onde:
Vs = velocidade de percolação através dos vazios, em m/dia
k = coeficiente de permeabilidade, em m/dia
i = gradiente hidráulico, em m/m
n = porosidade do material
A velocidade de descarga é a velocidade nominal média da água através de agregados
ou solo. É usada para se determinar o tempo do fluxo atingir dois pontos distintos da base
drenante.
A velocidade de descarga é dada pela seguinte equação
Q = k. i. A
V.n.A = k.i.A = V = k.i
n
(2.19)
55
onde:
V = velocidade de descarga, em m/dia
De fato, as velocidades de percolação, de descarga e a permeabilidade apresentam a
mesma unidade, podendo gerar dúvidas conceituais.
2.6 RELAÇÕES ENTRE O SISTEMA DE DRENAGEM SUBSUPERFICIAL E A
ESTRUTURA DE PAVIMENTO DO PONTO DE VISTA DO DIMENSIONAMENTO
De forma sucinta, pode-se afirmar que a atribuição de um sistema de drenagem
subsuperficial adequado tem influência significativa na determinação da espessura necessária
para a estrutura de pavimento.
O método do DNER (1966) não faz qualquer menção direta acerca da influência da
umidade excessiva no dimensionamento do pavimento. São realizadas apenas observações
quanto ao posicionamento do lençol freático, que deve estar rebaixado à pelo menos 1,5 m do
topo do subleito (greide de terraplenagem).
Já o método da AASHTO, em especial a partir da versão de 1986, considera
diretamente as características da drenagem no dimensionamento.
2.7 CONSIDERAÇÕES FINAIS
A infiltração de água na estrutura do pavimento e a manutenção de níveis elevados de
umidade são causas relacionadas ao desempenho insatisfatório do pavimento.
O resultado da exposição contínua a umidade tem como principais conseqüências a
redução de rigidez (aumento de deformação plástica) da camada de fundação (subleito) com a
saturação e a degradação da qualidade dos materiais empregados nas diversas camadas do
pavimento pela interação com a umidade, culminando com a progressão dos defeitos de
pavimento, manifestos na superfície, em especial o trincamento do revestimento (tanto
asfáltico quanto concreto de cimento portland) e o aumento da irregularidade longitudinal
com o tempo.
Ressalve-se não ser suficiente que os pavimentos possuam apenas os dispositivos de
drenagem, mas, é necessário que eles sejam eficientes sob o ponto de vista de continuidade
hidráulica. A interação entre as áreas da engenharia rodoviária, principalmente drenagem,
56
pavimentação e geometria, é fundamental para que se consiga um bom projeto de
pavimentação.
Como cita Jabôr:
Muitos erros são cometidos nos projetos e na construção das rodovias por não haver
interação entre as diversas áreas, não discutindo entre si as causas, os efeitos e as
conseqüências de cada solução adotada. Os resultados, desta forma isolada de
trabalhar, têm como conseqüência a definição de dispositivos de drenagem
inadequados (super ou subdimensionadas), inexeqüíveis ou com um alto grau de
dificuldade construtiva, acarretando um maior custo de construção e/ou maiores
custos na conservação (JABÔR, 2005).
57
CAPÍTULO 3
ASPECTOS METODOLÓGICOS
3. PROCEDIMENTOS E METODOLOGIA EXPERIMENTAL
Para o desenvolvimento do trabalho monográfico, as jazidas exploradas e utilizadas na
construção do pavimento flexível da Avenida Deputado Luís Eduardo Magalhães e nos
drenos rasos longitudinais foram visitadas, objetivando a coleta de novas amostras
representativas com a finalidade de realizar ensaios geotécnicos de cujos resultados
produzissem informações técnicas para permitir a consecução do tema proposto.
No PROJETO EXECUTIVO – VOLUME 1: Relatório de Projeto/Pavimentação
da Avenida Deputado Luís Eduardo Magalhães, disponibilizado pela SURCAP, as jazidas de
solos e as ocorrências de areia e agregados pétreos indicadas para exploração mecanizada e
com aproveitamento de seus materiais constitutivos poderem ser empregados na construção
do pavimento urbano, na sua totalidade, não correspondem àquelas informadas do referido
documento técnico. Segundo engenheiros que foram entrevistados, responsáveis pela
construção, quer da Empresa Construtora, quer da própria SURCAP, declararam, baseados
em registros de memória pessoal, que ocorreram decisões técnico-econômicas posteriores
(fato comum e natural na atividade rodoviária), de modo que foram alteradas as indicações
das ocorrências de materiais constantes no citado Projeto Executivo.
A partir das informações relatadas pelos engenheiros responsáveis pela construção da
referida ligação viária (Empresa Construtora/SURCAP) foram coletadas amostras
representativas dos materiais empregados na construção (solo, areia e brita) do pavimento e
dos drenos rasos longitudinais.
As Figuras 3.1, 3.2, 3.3 e 3.4 ilustram, respectivamente, a atividade de coleta de
amostras representativa das ocorrências de material arenoso e agregados britados.
58
Figura 3.1: Areal explorado comercialmente pela Empresa OTOMAR MINERAÇÃO
Fonte: Dados da pesquisa
O desenho esquemático apresentado a seguir (Croquis 1), ilustra a localização do
“Areal OTOMAR”, material que foi empregado na construção da camada de sub-base
referido pavimento urbano.
“Areal OTOMAR”
F-1
20 m
F-1
18 m
F-2
16 m
F-3
F-3
Hospital Geral
Camaçari - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Via Parafuso
Croquis 1: Localização do “Areal Otomar”
Fonte: Dados da pesquisa
do
59
Foram coletas amostras representativas em outro local, denominado “Jazida de
Arenoso - ARATU”, que está localizada no trecho rodoviário que dá acesso ao Porto de
Aratu, conforme ilustra o desenho esquemático (Croquis 2) dado a seguir:
“JAZIDA DE ARENOSO – ARATU)”
Viaduto (± Km 9)
Feira de Santana
BR 324
Salvador
Polícia Rodoviária
BA - 528
Pedreira
Civil
Paripe
Posto de Gasolina
Porto de Aratu
“Jazida de Arenoso”
Croquis 2: Localização da “Jazida de Arenoso - Aratu”
Fonte: Dados da pesquisa
Figura 3.2: Coleta de amostras representativas na “Jazida de Arenoso - Aratu”
Fonte: Dados da pesquisa
60
Adicionalmente se coletou material de natureza arenosa que também foi empregado na
construção do pavimento da citada via urbana, na denominada “Jazida de Arenoso –
Parafuso”, que está localizada no trecho rodoviário identificado como Via Parafuso, conforme
mostra o desenho esquemático (Croquis 3) dado a seguir:
“JAZIDA DE ARENOSO – PARAFUSO”
Aeroporto
Trevo de Águas Claras
Rod. Via Parafuso – Km 0
CIA
“Jazida de Arenoso”
Croquis 3: Localização da “Jazida de Arenoso – Parafuso”
Fonte: Dados da pesquisa
Figura 3.3: Amostragem de material na “Jazida de Arenoso – Parafuso”
Fonte: Dados da pesquisa
A coleta de amostras representativas dos agregados britados foi realizada na Pedreira
Civil, cujo produto de britagem mecanizada foi utilizado na construção da camada de base do
61
pavimento (Brita graduada) e nos drenos rasos longitudinais (brita 2), cuja localização está
indicada no desenho esquemático apresentado (Croquis 4) a seguir:
Figura 3.4: Pedreira Civil – à esquerda: vista parcial da jazida; à direita: coleta de amostras representativas
de agregados pétreos.
Fonte: Dados da pesquisa
PEDREIRA CIVIL
Paripe
“Britadeira Civil”
Bairro Valéria
SPT DERBA
A
± Km 9
BR 324
Croquis 4: Localização da Pedreira Civil
Fonte: Dados da pesquisa
Foi feita coleta de amostras representativas do material utilizado na construção do
terreno de fundação do pavimento urbano (subleito). Este material foi coletado no “pé” do
talude de corte, próximo ao local de estudo do dreno do corpo do pavimento, cuja superfície
da plataforma de terraplanagem está situada numa profundidade, em relação à cota do greide
62
de pavimentação, em cerca de 0,80 metros. A Figura 3.5 ilustra a coleta das amostras de solos
representativas do subleito.
Figura 3.5: Coleta de material solo utilizado durante a terraplenagem para construção do
terreno de fundação do pavimento (subleito)
Fonte: Dados da pesquisa
Complementarmente, numa segunda etapa, foi realizada a coleta de amostras
representativas dos materiais empregados nas camadas estruturantes do pavimento da
Avenida Deputado Luis Eduardo Magalhães, mediante a abertura de poço de sondagem. A
abertura do poço de sondagem foi executada junto ao meio-fio, com dimensões, em planta,
de 1,00 m x 1,00 m, alcançando a profundidade, em relação à superfície do pavimento, igual a
0,80 m, sendo executado nas imediações da Estaca 439 + 0,00 e junto ao dreno do corpo do
pavimento existente, conforme ilustram as Figura 3.6 e 3.7.
Figura 3.6: Marcação na superfície do pavimento da localização do poço de sondagem
Fonte: Dados da pesquisa
63
Figura 3.7: Execução da abertura do poço de sondagem
Fonte: Dados da pesquisa
Foram coletadas amostras representativas dos materiais constituintes da camada de
revestimento (CAUQ), da camada de base (Brita graduada), da camada de sub-base (areia), da
camada drenante (colchão de areia) e do subleito. As Figuras 3.8 a 3.12 mostram a atividade
de coleta.
Figura 3.8: Amostragem do revestimento em CAUQ
Fonte: Dados da pesquisa
Figura 3.9: Amostragem da camada de
base (Brita graduada)
Fonte: Dados da pesquisa
Figura 3.10: Amostragem da camada de
sub-base (areia)
Fonte: Dados da pesquisa
64
Figura 3.11: Amostragem da camada drenante (colchão de areia)
Fonte: Dados da pesquisa
Figura 3.12: Amostragem do subleito
Fonte: Dados da pesquisa
Como informado anteriormente, as amostras representativas dos materiais (solo, areia
e agregados pétreos) foram coletadas em seus respectivos locais de ocorrências, a partir das
indicações feitas pelos engenheiros responsáveis que trabalharam na construção da Avenida
Deputado Luis Eduardo Magalhães. Objetivando estabelecer estudos comparativos entre os
resultados de ensaios a serem realizados com os materiais coletados na estrutura do
pavimento/Subleito (Campo/laboratório) com aqueloutros a serem efetivados com os
materiais coletados nas ocorrências indicadas pelos engenheiros construtores/Fiscalização
com a finalidade de ratificação de fidelidade técnico-científica das propriedades físicas e
hidráulicas semelhantes, na perspectiva de que os materiais empregados correspondem às
jazidas realmente empregadas neste estudo investigativo, conjugando com os resultados de
65
controle de qualidade realizados durante a construção da obra pela Empresa Supervisora e
disponibilizados aos autores deste trabalho monográfico pela SURCAP.
3.1
ESTUDO
E
CARACTERIZAÇÃO
CONSTRUÇÃO
DO
CORPO
DOS
MATERIAIS
ESTRADAL
E
NOS
UTILIZADOS
DRENOS
NA
RASOS
LONGITUDINAIS
Após a coleta das diversas amostragens representativas dos vários materiais
empregados na construção do pavimento urbano/subleito e drenos rasos longitudinais, passouse para a etapa de estudo e caracterização dos materiais, adiante detalhados. Colaboraram os
seguintes laboratórios: Laboratório de Geotecnia – UFBA, Laboratório de Geotecnia
Ambiental e o Laboratório do Departamento de Infra-estrutura do Estado da Bahia - DERBA,
localizado na Gerência de Projetos/GEPES.
A seguir serão descritos os procedimentos realizados por cada laboratório em relação
aos materiais coletados e ensaiados.
3.1.1 Laboratório de Geotecnia – UFBA
Os diversos materiais foram identificados no Laboratório de Geotecnia – UFBA,
segundo a seguinte sistemática, de acordo com o Quadro 3.1:
Quadro 3.1: quadro informativo das amostras de materiais coletadas nas jazidas
Amostra
0063/2009
0064/2009
0065/2009
0066/2009
0067/2009
0068/2009
0069/2009
0070/2009
Identificação
UFBA – 1: Areia Otomar Mineração
UFBA – 2: Brita Graduada – Pedreira Civil
Brita 1 – Pedreira Civil
UFBA 3: Brita 2 – Pedreira Civil
Brita 3 – Pedreira Civil
UFBA 4: BR-324/Aratu (Próx. Posto de Gasolina).
UFBA 5: KM 0 – Via Parafuso
UFBA 6: LEM (Próximo do Túnel)
Fonte: Dados da Pesquisa (2009)
Tipo
Saco
Saco
Saco
Saco
Saco
Saco
Saco
Saco
66
Os ensaios realizados foram os seguintes:
 PEDREIRA CIVIL: agregados britados
 Ensaio de granulometria (NBR 7181/ABNT)
 Ensaio de compactação (NBR 7182/ABNT)
 Ensaio de Massa Específica (NBR 6508/ABNT)
 Ensaio de Massa Específica Aparente no Estado Solto (DNER-ME 152/95)
 Índice de Suporte Califórnia (NBR 9895:ABNT)
 Ensaio de permeabilidade (NBR 13292:ABNT)
 OTOMAR MINERAÇÃO: areia
 Ensaio de granulometria (NBR 7181/ABNT)
 Ensaio de compactação (NBR 7182/ABNT)
 Ensaio de Massa Específica (NBR 6508/ABNT)
 Índice de Suporte Califórnia (NBR 9895:ABNT)
 Ensaio de permeabilidade (NBR 13292/ABNT)
 “JAZIDA DE ARENOSO ARATU”
 Ensaio de granulometria (NBR 7181/ABNT)
 Ensaios de Limites de Consistência (NBR 6459/ABNT e NBR 7180/ABNT)
 Ensaio de compactação (NBR 7182/ABNT)
 Ensaio de Massa Específica Aparente no Estado Solto (DNER-ME 152/95)
 Índice de Suporte Califórnia (NBR 7182/ABNT)
 Ensaio de permeabilidade (NBR 13292/ABNT)
 “JAZIDA DE ARENOSO PARAFUSO”
 Ensaio de granulometria (NBR 7181/ABNT)
 Ensaio de compactação (NBR 7182/ABNT)
 Índice de Suporte Califórnia (NBR 7182/ABNT)
 Ensaio de permeabilidade (NBR 13292)
67
 MATERIAL COLETADO NO PÉ DO TALUDE DA AVENIDA DEPUTADO LUIS
EDUARDO MAGALHÃES (representativo do subleito)
 Ensaio de granulometria (NBR 7181/ABNT)
 Ensaios de Limites de Consistência (NBR 6459/ABNT e NBR 7180/ABNT)
 Ensaio de compactação (NBR 7182/ABNT)
 Índice de Suporte Califórnia (NBR 7182/ABNT)
 Ensaio de permeabilidade (NBR 14545/ABNT)
 MATERAIS COLETADOS NA ESTRUTURA DO PAVIMENTO DA AVENIDA
DEPUTADO LUIS EDUARDO MAGALHÃES
Os materiais coletados na estrutura do pavimento, mediante abertura de poço de
sondagem, foram identificados no Laboratório de Geotecnia – UFBA, segundo a seguinte
sistemática observada no Quadro 3.2:
Quadro 3.2: quadro informativo das amostras coletadas no corpo do pavimento em estudo
Amostra
Identificação
0300/2009 Material da camada de base (Brita graduada)
0298/2009 Material da camada de sub-base (areia)
0299/2009 Material da camada drenante/subleito (areia)
Fonte: Dados da Pesquisa (2009)
Os ensaios realizados foram os seguintes:

BRITA GRADUADA (camada de base)
 Ensaio de granulometria (DNER-ME 051/94)
 Ensaio de compactação (DNER-ME 129/94)
 Índice de Suporte Califórnia (DNER-ME 049/94)
 Ensaio de permeabilidade (NBR 13292)

AREIA (camada de sub-base)
 Ensaio de granulometria (DNER-ME 051/94)
 Ensaio de compactação (DNER-ME 129/94)
 Índice de Suporte Califórnia (DNER-ME 049/94)
 Ensaio de permeabilidade (NBR 13292)
Tipo
Saco
Saco
Saco
68

“ARENOSO” (camada drenante)
 Ensaio de granulometria (DNER-ME 051/94)
 Ensaio de compactação (DNER-ME 129/94)
 Índice de Suporte Califórnia (DNER-ME 049/94)
 Ensaio de permeabilidade (NBR 13292)
3.1.2 Laboratório de Geotecnia Ambiental – UFBA
Foram realizados ensaios de permeabilidade dos materiais constituintes das camadas
estruturais do pavimento da Avenida Deputado Luis Eduardo Magalhães, com emprego do
permeâmetro GUELPH, conforme ilustram as Figuras 3.13, 3.14, 3.15 e 3.16 apresentadas
adiante:
Figura 3.13: Medida da permeabilidade da camada de base (BG)
Fonte: Dados da pesquisa
Figura 3.14: Topo da camada de sub-base (areia – Foto à esquerda) e a medida da sua
permeabilidade (Foto à direita)
Fonte: Dados da pesquisa
Figura 3.15: Topo da camada do subleito (Foto à esquerda) e a abertura da camada para medida de sua
espessura e da permeabilidade
Fonte: Dados da pesquisa
69
Figura 3.16: Medida da permeabilidade da camada drenante/subleito
Fonte: Dados da pesquisa
3.1.3 Laboratório do Departamento de Infra-estrutura do Estado da Bahia –
DERBA
Os materiais pétreos amostrados na Pedreira Civil foram enviados para o Laboratório
do DERBA, sendo a amostra recebida e identificada como BO31/2009, para serem
submetidos aos ensaios de Abrasão Los Angeles (DNIT-ME 035/98) e Durabilidade (DNERME 089/94).
3.2 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE PARCIAL DOS RESULTADOS
Os resultados obtidos a partir dos diversos ensaios de laboratório e de campo,
relacionados anteriormente, estão apresentados na parte do corpo dessa monografia
identificada como APÊNDICES.
Os resultados obtidos nos ensaios realizados demonstram condições excelentes para os
agregados, pois os valores resultantes dos ensaios de Durabilidade (Sanidade) e Abrasão Los
Angeles revelam que o material pétreo utilizado na construção dos drenos rasos longitudinais
(drenos do corpo do pavimento – Brita 2) não apresentará problemas de colmatação por
fenômeno de alteração química promovida pela água livre de infiltração em percolação no
meio drenante (brita 2) em decorrência da presença de sulfato de magnésio nos componentes
mineralógicos dos agregados. Tal processo de intemperismo químico altera o material
drenante, de modo que, gradualmente, o meio poroso terá sua capacidade hidráulica reduzida,
podendo atingir colmatação plena (sem escoamento hidráulico). Após a realização dos cinco
ciclos em que a amostra de material brita 2 ficou imersa sob solução de sulfato de magnésio
70
(MgS04)/DNER-ME 089/94 não apresentou nenhuma modificação no seu corpo estrutural e
com módulo de finura < 12 %.
Em relação ao ensaio de Abrasão Los Angeles, este apresentou resultado com valor
igual a 15,4 % (Faixa A/DNIT – ME 035/98). Este valor apresenta conformidade com o
obtido para a durabilidade, em termos de análise de comportamento hidráulico (sem
colmatação futura).
Os ensaios de permeabilidade executados no laboratório com as amostras
representativas coletadas na Pedreira Civil apresentaram valores compatíveis com a faixa
média disponível na literatura técnica. Os valores obtidos foram os seguintes:
Quadro 3.3: ensaios de permeabilidade executados no laboratório com as amostras
coletadas na Pedreira Civil
Permeabilidade no Laboratório
Registro
Classificação granulométrica
(K20 em cm/s)
Permeâmetro tipo Nível
constante
064
Brita graduada
4,9E-03
065
Brita 1 (9,5 a 19,0 mm)
4,3E-01
066
Brita 2 (19,0 a 25,0 mm)
4,1E-01
067
Brita 3 (25,0 a 38,0 mm)
5,4E-01
Fonte: Dados da pesquisa (2009)
O ensaio de permeabilidade executado no laboratório com o material coletado na
camada de base do pavimento urbano na Avenida Deputado Luis Eduardo Magalhães, obteve
o seguinte valor para a brita graduada:
Quadro 3.4: ensaio de permeabilidade executado no laboratório com a amostra
coletada na camada de base do pavimento em estudo
Registro
Classificação
Permeabilidade no Laboratório
granulométrica
(K20 em cm/s)
Permeâmetro tipo Nível constante
0300
Brita graduada
1,9E-03
Fonte: Dados da pesquisa (2009)
O resultado obtido para esse mesmo material (brita graduada), mediante a realização
do ensaio de permeabilidade segundo a metodologia para uso do permeâmetro Guelph,
apresentou o seguinte valor médio:
Quadro 3.5: ensaio de permeabilidade executado no campo (permeâmetro tipo
Guelph) na camada de base do pavimento em estudo
Registro
Classificação
Permeabilidade no campo
granulométrica
(K em cm/s)
Permeâmetro tipo Guelph
F1
Brita graduada
1,5E-02
Fonte: Dados da pesquisa (2009)
71
A relação obtida entre o valor da permeabilidade determinada em laboratório (fluxo
hidráulico forçadamente verticalizado, por concepção, em conformidade com o método de
ensaio), e aqueloutro valor obtido com o permeâmetro Guelph (fluxo hidráulico forçadamente
radial na saída do tubo de fluxo) revela que a transmissividade hidráulica na camada de base
em brita graduada está em conformidade com a necessidade de orientar o fluxo da água livre
na direção transversal ao eixo da camada drenante (brita graduada) e no sentido da localização
do dreno longitudinal do corpo do pavimento.
Os resultados obtidos em ensaios de permeabilidade, em laboratório (mediante a
coleta em jazidas de amostras representativas de materiais que foram empregados na
construção das camadas de sub-base e subleito) são os seguintes:
Quadro 3.6: ensaio de permeabilidade executado no laboratório com a amostra coletada na
jazida, cujo material foi empregado na construção da camada de sub-base do
pavimento em estudo
Registro
Classificação granulométrica
063
UFBA – 1: Areia Otomar Mineração
Permeabilidade no Laboratório
(K20 em cm/s)
Nível constante
2,3E-02
Fonte: Dados da pesquisa (2009)
Quadro 3.7: ensaio de permeabilidade executado no laboratório com a amostra coletada no
talude de corte, cujo material foi empregado na construção da camada de
subleito do pavimento em estudo
Permeabilidade no Laboratório
Registro
Classificação granulométrica
(K20 em cm/s)
Nível variável
070
UFBA 6: LEM (Próximo do Túnel)
3,32E-06
Fonte: Dados da pesquisa (2009)
Os resultados obtidos em ensaios de permeabilidade, em laboratório (mediante a
coleta de amostras representativas de materiais que foram empregados nas próprias camadas
do pavimento) são os seguintes:
Quadro 3.8: ensaio de permeabilidade executado no laboratório com a amostra coletada
na camada de sub-base do pavimento em estudo
Registro
0298
Classificação granulométrica
Sub-base (Areia)
Fonte: Dados da pesquisa (2009)
Permeabilidade no Laboratório
(K20 em cm/s)
Nível constante
5,4E-02
72
Quadro 3.9: ensaio de permeabilidade executado no laboratório com a amostra coletada
na camada do subleito do pavimento em estudo
Classificação granulométrica
Registro
0299
Subleito (camada drenante)
Permeabilidade no Laboratório
(K20 em cm/s)
Nível constante
3,1E-02
Fonte: Dados da pesquisa (2009)
Os resultados obtidos em ensaios de permeabilidade executados no campo, com uso do
permeâmetro Guelph, apresentam os seguintes valores médios:
Quadro 3.10:ensaios de permeabilidade executados no campo (permeâmetro tipo
Guelph) na camada de sub-base e camada drenante/subleito do pavimento em estudo.
Registro
Classificação
granulométrica
F2
F3
Camada de sub-base (areia)
Camada drenante/subleito
Permeabilidade no campo
(K em cm/s)
Permeâmetro tipo Guelph
2,4E-02
1,4E-03
Fonte: Dados da pesquisa (2009)
Obs.: a areia utilizada na execução da camada drenante foi contaminada com material argiloso
proveniente da camada inferior do subleito (A-7- 5/TRB), durante o processo executivo.
Os materiais coletados nas Jazidas de “ARENOSO” (Jazida Aratu e Jazida Via
Parafuso) foram submetidos aos ensaios de caracterização, com os resultados apresentados
nos Apêndices. Estes materiais foram submetidos a ensaios de permeabilidade no laboratório,
cujos resultados obtidos são os seguintes:
Quadro 3.11: ensaio de permeabilidade executado no laboratório com a amostra coletada
nas jazidas de “Arenoso”
Classificação granulométrica
Registro
068
069
Jazida Aratu
Jazida Parafuso
Permeabilidade no Laboratório
(K20 em cm/s)
Nível constante
6,5E-06
4,5E-03
Fonte: Dados da pesquisa (2009)
O material relativo à Jazida Aratu não foi utilizado na construção da estrutura do
pavimento, enquanto que o material correspondente à Jazida Parafuso foi empregado como
camada drenante em alguns trechos da estrutura do pavimento, em locais identificados como
áreas pantanosas.
73
Os resultados dos ensaios executados com os diversos materiais coletados em jazidas
querem na própria estrutura do pavimento urbano, bem como os valores obtidos em
laboratório e no campo (no pavimento urbano), serão analisados de maneira integrada com a
modelagem teórica para a elaboração do projeto e dimensionamento dos drenos rasos
longitudinais apresentados no Capítulo 4.
74
CAPÍTULO 4
MODELAGEM TEÓRICA
4
MODELAGEM
TEÓRICA
PARA
A
ELABORAÇÃO
DO
PROJETO
E
DIMENSIONAMENTO DOS DRENOS RASOS LONGITUDINAIS
No meio rodoviário brasileiro, mesmo após a excelente publicação de Harry R.
Cedergren, em 1974, intitulada Drenagem dos Pavimentos de Rodovias e Aeródromos,
ainda persiste a idéia de que os pavimentos devem ser dimensionados levando-se em conta
apenas os aspectos estruturais. Tal forma de proceder tem oportunizado perdas vultosas de
investimentos públicos, mesmo em pavimentos corretamente projetados/dimensionados
estruturalmente, especificados, executados e monitorados (conserva).
Sabe-se que diversos fatores, associados ou não, contribuem para reduzir a serventia
de um pavimento, desde a qualidade do projeto, passando pela etapa executiva e, até mesmo,
pela disponibilidade de recursos financeiros suficientes e oportunos para os serviços de
conserva em atendimento à manutenção das características de funcionalidade operacional (na
perspectiva do usuário) e estruturais.
Numa outra perspectiva, conhecem-se o mecanismo e os danos causados pela ação das
águas livres, provenientes de chuvas intensas e que, por vários processos se localizam dentro
das camadas dos pavimentos, especialmente constituídas por materiais de baixos coeficientes
de permeabilidade. Destaca-se que é prática corrente não realizar a determinação de
permeabilidade dos materiais constituintes das camadas do pavimento, bem como dos
agregados pétreos empregados na construção da drenagem subterrânea e/ou subsuperficial
(camada drenante, camada de bloqueio, drenos rasos longitudinais e transversais, elementos
de drenagem localizados no interior da estrutura do pavimento).
75
Os pavimentos rodoviários flexíveis no Brasil são dimensionados pelo método do
Engenheiro Murillo Lopes de Souza, intitulado “Projeto de Pavimentos Flexíveis”, com
primeira versão em 1961, revisto em 1979, elaborado com base no trabalho de Turnbull,
Foster e Alhvin, pertencente à época ao Corpo de Engenheiros do Exército dos Estados
Unidos – USACE. O Engenheiro Murillo Lopes de Souza também empregou, adicionalmente,
os conceitos e orientações de William Mills durante a permanência deste no Brasil a serviço
do Departamento de Estradas de Rodagem do Estado do Espírito. Esta metodologia de projeto
que pode ser classificada como possuidora de boa eficiência quanto aos aspectos estruturais,
porém não considera os efeitos deletérios causados pela água livre, que por qualquer meio,
venha a penetrar no pavimento. Entretanto, o autor sugere que para regiões de altas
pluviometrias, sempre que for possível economicamente, que seja indicado o concreto
asfáltico usinado a quente para o revestimento, obedecendo às faixas granulométricas
estabelecidas, além de uma camada drenante do pavimento (comumente a camada de base em
brita graduada) estendida até os acostamentos e sem nenhum bloqueio, nos trechos em aterro
e, em situação de corte, adicionar o dreno subsuperficial com as necessárias saídas de água a
intervalos apropriados.
4.1 TÓPICOS TEÓRICOS ESSENCIAIS
Os estudos do movimento de água através dos meios porosos constituem um dos
capítulos mais importantes da Mecânica dos Pavimentos. Por se tratar de água livre, a
abordagem teórica dos assuntos depende do conhecimento das leis fundamentais da
Hidrologia, envolvendo o Método Racional, a Lei de Darcy, assim como dos conceitos tais
como perda de carga, velocidade de percolação, coeficiente de permeabilidade, gradiente
hidráulico, dentre outros que serão abordados adiante. Ademais, sabe-se que a água livre
dentro das camadas do pavimento gera, no mínimo, três componentes responsáveis pela
degradação do mesmo, com conseqüente perda de serventia: pressão neutra estática, pressão
neutra induzida e força de percolação atuante no sentido do movimento do fluxo.
As camadas estruturais do pavimento estando saturadas por vários motivos, tais como,
drenagem superficial deficiente, facilidades de entrada de água pelo canteiro central, pelos
locais de superelevação e através de revestimentos permeáveis ou muito fissurados e que, não
dispõem de dispositivos de drenagens rápidas, denominados de camadas drenantes. Ação do
tráfego gera um acréscimo de pressão neutra, que poderá atingir a linha representativa da
envoltória de resistência de tensões, dependendo das magnitudes das cargas. Agrava-se o fato,
76
tendo em vista que esta pressão neutra provoca inicialmente pequenas passagens para a água e
aí, estabelece-se um fluxo, que dá origem também, a mais uma parcela de pressão induzida e,
finalmente, a ruptura hidráulica do pavimento. Em decorrência do fenômeno hidráulico,
surgem então, trincas generalizadas, erosões e panelas, com carreamento de materiais finos,
devido à redução do gradiente crítico, que provoca deslizamentos e rolamento das partículas
dentro do mecanismo de cisalhamento, conceituado de turbulento.
Fica, pela descrição fenomênica apresentada, a necessidade de promoção da drenagem
da água livre que infiltra na estrutura do pavimento. O modelo teórico adotado nesta
monografia possui a estrutura conceitual e matemática descrita a seguir, que será utilizado
para projetar e dimensionar a base drenante, os drenos rasos longitudinais (dreno do
pavimento) e as saídas da água livre do corpo do pavimento, estabelecendo estudo
comparativo com os elementos drenantes construídos na Avenida Deputado Luis Eduardo
Magalhães.
4.2 BASE DRENANTE
4.2.1 Objetivo e Características das Bases Drenantes
O objetivo de uma base drenante é promover o escoamento das águas existentes,
infiltradas através do revestimento asfáltico e/ou por outro caminho qualquer.
Trata-se da própria camada estrutural de base, construída com material de graduação
aberta e possuidora de elevado coeficiente de permeabilidade. Geralmente são construídas
com material drenante do tipo brita graduada. O seu posicionamento estrutural está
estabelecido construtivamente sob a camada do revestimento asfáltico, estendida até os drenos
rasos longitudinais, estes localizados lateralmente e posicionados ao longo e sob os
acostamentos/passeios, de modo que a superfície do topo dos drenos longitudinais esteja
imediatamente sob a superfície inferior da camada de base, conforme ilustra a Figura 4.1,
apresentada adiante.
77
Figura 4.1: Posicionamento recomendado para a camada drenante em pavimentos tipicamente
urbano
Fonte: Pereira, 2003
4.2.2 Dimensionamento Hidráulico: considerações iniciais sobre o modelo teórico
Para o dimensionamento da camada de base drenante, por se tratar de meio poroso,
emprega-se a Lei de Darcy relativa ao escoamento de líquidos nos meios porosos, ou seja:
Q = k ΔH.A :.
Q = k .i .A
(4.1)
L
onde:
Q = vazão (m3/s)
k = coeficiente de permeabilidade (m/s)
ΔH = carga hidráulica (m)
A = área da seção transversal normal à direção do fluxo (m2)
L = distância percolada pela água (m)
i = gradiente hidráulico (m/m)
Dever-se-á determinar:
 O volume de água que se infiltra no revestimento do pavimento;
 O tempo máximo que as águas livres infiltradas podem permanecer nas camadas do
pavimento e suas interfaces sem danificar a sua estrutura.
Na aplicação prática deste modelo teórico, considerar-se-á os seguintes indicativos:

Taxa de infiltração para a camada de revestimento asfáltico: 0,33 a 0,50;

Para quantificar a intensidade pluviométrica de projeto, adotar-se-á que o tempo de
78
recorrência será igual a um (1) ano e o tempo de duração da precipitação pluviométrica
igual a uma (1) hora.

O tempo máximo de permanência das águas livres nas camadas do pavimento será de uma
(1) hora.
4.2.3 Determinação da Quantidade de Água a Drenar
O modelo teórico para o escoamento na camada de base drenante, adotado pelo DNIT
(Álbum de projeto: tipo de dispositivos de drenagem, 2006), apresenta a configuração
geométrica ilustrada na Figura 4.2, descrita a seguir:
1,00 m
A
Eixo
D
α
β
L
θ
B
C
Dreno
costamento
Acostamento
X
Figura 4.2: Modelo teórico-geométrico para o escoamento na camada de base drenante
Fonte: Dados da pesquisa
A quantidade de água de chuva a ser escoada pela camada de base drenante penetra na
mesma através de uma área superficial do revestimento asfáltico correspondente a uma faixa
com 1,00 metros de largura, cujo comprimento, no sentido do fluxo, possui valor igual à
distância horizontal até o dreno longitudinal do corpo do pavimento, conforme revela a Figura
4.2. Portanto, a quantidade de água que infiltra (Q) pode ser determinada mediante o emprego
do Método Racional, ou seja:
Q = CIPA
(4.2)
onde:
Q = vazão (m3/s)
IP : intensidade pluviométrica de projeto (m/s)
C : taxa de infiltração adotada para a camada de revestimento
A: área da superfície do revestimento asfáltico com geometria retangular (m2)
79
Adequando a formulação do Método Racional ao modelo teórico, com base nos
elementos constantes na Figura 4.2, tem-se:
QP = CxIPx1,00xDx24 = CxIPxDx24
(4.3)
sendo:
QP = vazão de infiltração (m3/dia)
C : taxa de infiltração adotada para a camada de revestimento
IP : intensidade pluviométrica de projeto (m/h)
D : comprimento horizontal da faixa de penetração das águas pluviais (m)
4.2.4 Determinação da Espessura da Camada de Base Drenante
O escoamento da água livre que infiltra pela superfície do pavimento ocorrerá ao
longo da faixa adotada com 1,00 m de largura e espessura E, esta correspondente à camada de
base drenante (não confundir com a espessura estrutural desta mesma camada, definida
mediante o método de dimensionamento empregado para tal finalidade).
Pela Lei de Darcy tem-se que:
Q = k .i .A = k .i .1,00.E
Deste modo, pode-se reescrever a expressão da seguinte maneira:
E =Q
k.i
Por razão de manter a continuidade hidráulica (Princípio da Conservação da Massa: Q
= QP), ter-se-á:
E = QP
k.i
(4.4)
sendo:
QP = vazão de infiltração (m3/dia)
C : taxa de infiltração adotada para a camada de revestimento
IP : intensidade pluviométrica de projeto (m/h)
D : comprimento horizontal da faixa de penetração das águas pluviais (m)
k : coeficiente de permeabilidade (m/dia)
i : gradiente hidráulico (m/m)
E : espessura da camada de base drenante (m)
80
4.2.5 Determinação do Valor do Gradiente Hidráulico
Para o cálculo da espessura da camada de base drenante, mediante a utilização da
expressão (4.4), torna-se necessário o conhecimento do valor do gradiente hidráulico.
Considerando-se não ser possível variar a dimensão da espessura da camada de base drenante
cada fez que mudar o valor do seu gradiente hidráulico, o exercício do pensamento crítico
permite engenhar o procedimento de apenas escolher por trechos de projeto as situações mais
desfavoráveis como representativas. Aceitando-se a argumentação proposta e considerando a
Figura 4.2, podem-se estabelecer as seguintes propriedades geométricas para a determinação
do gradiente hidráulico:
 α : declividade longitudinal da via no trecho considerado (m/m);
 β : declividade transversal da via no trecho considerado (m/m);
 L: largura teórica da faixa de infiltração das águas de chuva na superfície do revestimento
asfáltico (m);
 D : comprimento horizontal da faixa de penetração das águas pluviais, que corresponde à
projeção horizontal da reta de maior declive (m);
 X : projeção horizontal da reta de maior declive sobre um plano vertical passando pelo
eixo do dreno raso longitudinal (m);
 A : ponto localizado no nível inferior da camada de base drenante;
 B :ponto localizado no nível de fluxo da camada de base drenante sobre o dreno raso
longitudinal;
 h : diferença de nível entre os pontos considerados A, B e C.
Para obtenção do valor do gradiente hidráulico (i) torna-se necessário operar
matematicamente sobre a geometria defina pela Figura 4.2.
Mediante a aplicação do Teorema de Pitágoras no triângulo ABC obter-se-á o valor do
comprimento da reta de maior declive:
D
= (L2 + X2)1/2
Observando a Figura 4.2, propõe-se que para um ponto P qualquer situado sobre a reta
BC (eixo do dreno raso longitudinal) ter-se-á sua projeção P´, afastado de um valor x do
ponto B, o coeficiente angular da reta passando por este ponto e A será dado pela expressão:
F(x) = α.x + L. β
(X2 + L2)1/2
81
Fazendo a segunda derivada da função F(x), obter-se-á o valor máximo que
corresponde à reta de maior declive, obedecendo à relação seguinte:
X = L.α
β
Dando continuidade à análise geométrica na Figura 4.2, pode-se concluir a validade
para as seguintes expressões:

Diferença de nível entre os pontos A e B: hA-B = L.β

Diferença de nível entre os pontos B e C: hB-C = X.α

Diferença de nível entre os pontos A e C: hA-C = hA-B + hB-C
O gradiente hidráulico (i) pode ser definido pela seguinte expressão:
i = hA-C
D
Observando que:
D = (L2 + X2)1/2
X = L.α
β
hA-C = hA-B + hB-C = L.β + X.α = L.β + L.α2 = L.α.β + L.α2
β
β
Logo, o gradiente hidráulico pode ser calculado pela expressão:
i = hA-C = L.α.β + L.α2/β = (α2 + β2)1/2
D
(L2 + X2)1/2
Conclusivamente, tem-se o valor do gradiente hidráulico calculado pela expressão:
i = (α2 + β2)1/2
(4.5)
Para emprego da expressão (4.5) considerou-se as seguintes hipóteses:

A água livre que infiltra no revestimento asfáltico irá percolar pela camada de base
drenante segundo o sentido de fluxo dado pela reta de maior declive (i);

Os valores das declividades longitudinal (α) e transversal (β) deverão ser os valores
representativos do trecho em análise (obtidos no projeto geométrico da via, para o trecho
em estudo);

Adotou-se para a área de infiltração unitária como sendo constituída por uma faixa com
um (1) metro de largura e comprimento horizontal que corresponde à projeção horizontal
da reta de maior declive (D).
Determinado o valor do gradiente hidráulico, pode-se calcular a espessura necessária
para a camada de base drenante mediante o emprego da expressão (4.4) combinada com a
82
expressão (4.5), resultando em:
E = QP
k.i
E =
=
QP_____
kx(α + β2)1/2
2
QP_______
kx(α + β2)1/2
(4.6)
2
Ressalva-se que ao valor teórico calculado para a espessura da camada de base
drenante (E) dever-se-á acrescentar 2,5 cm para compensar o efeito provável de redução da
mesma, decorrente da penetração de material fino das camadas limítrofes, durante a
percolação da água livre. Destaca-se também, a necessidade de medida experimental do valor
do coeficiente de permeabilidade do material drenante a ser empregado na construção da
camada estrutural da base do pavimento, em laboratório e/ou in situ.
4.2.6 Dimensionamento dos Drenos Rasos Longitudinais
A função dos drenos rasos longitudinais é receber as águas livres de infiltração
escoadas pela camada de base drenante, conduzindo-as longitudinalmente até o local de
deságüe mais apropriado. Para cumprir sua função hidráulica, os drenos rasos longitudinais
serão construídos abaixo da face inferior da camada de base drenante, com material drenante
que apresente coeficiente de permeabilidade superior ao do material constituinte da camada
de base, bem como o coeficiente de permeabilidade da camada de sub-base (caso existir) deve
possuir valor bem inferior àquele da camada de base drenante (para que as águas livres não
escoem da camada de base drenante para a camada de sub-base, ficando o dreno raso
longitudinal sem função). No caso da inexistência da camada de sub-base (situação rara), a
consideração feita anteriormente se aplica ao subleito, para que dispositivo dreno raso
longitudinal tenha função hidráulica.
A forma geométrica adotada para a seção transversal do dreno raso longitudinal, nesta
modelagem, será retangular, contendo tubo perfurado, em conformidade com a indicação
contida no Caderno de Projeto da Prefeitura Municipal de Salvador e indicado para o
pavimento da Avenida Deputado Luis Eduardo Magalhães.
O dimensionamento hidráulico de dreno raso longitudinal com tubo perfurado pode
ser feito com a utilização das fórmulas de Hazen-Williams ou de Scobey, a saber:
83


Fórmula de Hazen-Williams
Q = 0,2785xCxD2,63xI0,54
(4.7)
V = 0,355xCxD0,63xI0,54
(4.8)
Q = 0,2113xCxD2,625xI0,50
(4.9)
Fórmula de Scobey
V = 0,269xCxD0,625xI0,5
(4.10)
onde:
Q : vazão (m3/s)
C : coeficiente de rugosidade da parede interna do tubo coletor
D : diâmetro interno do tubo (m)
I : declividade longitudinal do dreno (m/m)
V : velocidade de escoamento (m/s)
Comumente na prática profissional de elaboração de projeto de drenagem rodoviária
prefere-se empregar a denominada Fórmula de Manning para cálculo da velocidade de
escoamento no tubo, considerando o fluxo hidráulico sob regime livre:
V = (RH)2/3xI1/2
γ
A vazão é determinada pela denominada Equação da Continuidade, ou seja:
Q = VxA
onde:
RH : raio hidráulico (m)
γ : coeficiente de rugosidade da parede interna do tubo coletor
A : área correspondente à da seção molhada no sentido perpendicular ao fluxo (m2)
Conceitualmente, o raio hidráulico é considerado como sendo a relação entre a área
molhada (A) e o perímetro molhado (P). O perímetro molhado corresponde à extensão da
linha de contato, na seção transversal ao escoamento, entre o líquido e a superfície interna do
tubo.
Do exposto, pode-se escrever:
Q = VxA = (RH)2/3xI1/2xA
(4.11)
γ
Adota-se, na prática profissional de projeto de drenagem rodoviária, que a espessura
84
máxima da lâmina de água na seção transversal ao sentido do escoamento, como sendo igual a
2/3 do diâmetro interno do tubo, de modo que os valores relativos à área molhada máxima
(Amolhada) e o correspondente perímetro molhado são, respectivamente (Azevedo Neto et al.,
1998):
Amolhada
= 2,24xR2 (m2)
Pmolhado = 3,84xR (m)
RH = (Amolhada/Pmolhado) = 0,583xR (m)
Substituindo estes parâmetros na expressão (4.11), ter-se-á:
Q = (0,583xR)2/3xI1/2x2,24xR2
γ
resultando em:
Q (m3/s) = 1,5632xR8/3x I1/2
(4.12)
γ
A fórmula deduzida representa a equação fundamental do escoamento no tubo para as
condições geométricas e hidráulicas previamente estabelecidas. Para a determinação do
diâmetro interno do tubo que constituíra o dreno raso longitudinal torna-se necessário
determinar o valor da vazão unitária (vazão por metro linear de dreno raso longitudinal).
Considerando-se a Figura 4.3 dada a seguir, do triângulo retângulo ABC, tem-se:
senθ = L/D
QL
Figura 4.3: Parcela de contribuição da vazão da camada de base drenante para o dreno longitudinal (QR)
Fonte: Dados da pesquisa
Por outra perspectiva, considerando-se a vazão contribuinte da camada de base
drenante (Q), obtida mediante a expressão (4.3), bem como sua componente contributiva para
o dreno raso longitudinal (QR – vazão por cada metro linear do tubo coletor), conforme
85
detalhe geométrico apresentado pela Figura 4.4, pode deduzir:
θ
QR
Q
Figura 4.4: Detalhe geométrico-hidráulico da vazão unitária (QR)
Fonte: Dados da pesquisa
senθ = QR/Q, logo QR = Qx senθ = Qx (L/D), ou seja:
QR = Qx (L/D)
(4.13)
onde :
QR : parcela da contribuição oriunda da camada de base drenante que irá fluir para o dreno
raso longitudinal (m3/s/m), denominada de vazão unitária;
L: largura teórica da faixa de infiltração das águas de chuva na superfície do revestimento
asfáltico (m);
D : comprimento horizontal da faixa de penetração das águas pluviais, que corresponde à
projeção horizontal da reta de maior declive (m);
Para a determinação do valor do raio interno mínimo para o dreno raso longitudinal
basta igualar a expressão (4.12) a expressão (4.13), resultando:
Q = QR = Qx(L/D) = 1,5632xR8/3x I1/2
γ
Reescrevendo a expressão acima, obter-se-á a seguinte fórmula:
R (m) = [(γxQxL) / 1,5632xDxI1/2]
3/8
(4.14)
Obtido o raio interno do tubo, duplica-se seu valor e determinar-se-á o diâmetro
interno de cálculo; consultando-se os valores comerciais dos diâmetros poder-se-á, então,
escolher o diâmetro de projeto para o tubo do dreno raso longitudinal.
86
4.2.7 Dimensionamento das Saídas de Água para o Deságüe (sangria)
Para determinar o espaçamento entre as saídas da água que escoa no interior do dreno
raso longitudinal, quando a capacidade hidráulica deste alcança seu valor máximo basta fazer
a relação entre o valor da máxima vazão admissível (Qmáx) e a quantidade de água que deve
ser removida por metro linear do dreno longitudinal (QR). Pode-se escrever:
Esp (m) = Qmáx/ QR
(4.15)
4.2.8 Verificação do Tempo Máximo de Permanência da Água Livre no Interior
da Camada de Base Drenante
Este aspecto do estudo empreendido na modelagem teórica apresenta notável
importância tendo em vista os efeitos deletérios do tráfego intenso e pesado sobre os
pavimentos saturados, ocasionando a redução da vida útil do mesmo. Nesta perspectiva de
investigação, torna-se essencial determinar o tempo gasto pelas partículas de água que
percolam através do pavimento para atingir os drenos rasos longitudinais coletores.
Cedergren (1974) recomenda que para pavimentos rodoviários o tempo de drenagem
(tempo máximo permissível de drenagem) seja inferior a uma (1) hora e estabelece os
critérios para realização deste cálculo baseando-se na Lei de Darcy:
Q = k .i .A = VdxA
sendo Vd a velocidade média da água através da área total da seção transversal com largura
unitária (velocidade de descarga).
A velocidade de percolação (VS), definida como a velocidade média da água escoando
através dos poros contidos na seção transversal com largura unitária, guarda relação com a
velocidade de descarga mediante a seguinte relação:
VS = Vd/ne
sendo ne a porosidade efetiva (porção da seção transversal na qual a água está realmente
87
fluindo). Por sua vez, a porosidade efetiva possui relação com o índice de vazios (e) contido
na seção transversal com largura unitária mediante a seguinte expressão:
ne =
e/(1 + e)
Pode-se então reescrever a velocidade de percolação como sendo:
VS = Vdx(1 + e)/e = k.ix(1 + e)/e
(4.16)
O tempo máximo de permanência da água livre no interior da camada de base
drenante pode ser determinado a partir do conceito newtoniano de velocidade, ou seja,
VS = D/T, logo se tem que
T = D/VS = kxix(1 + e)/ex D
Substituindo na expressão acima o valor correspondente ao gradiente hidráulico, à
fórmula que permite determinar o valor do tempo máximo permissível de drenagem é a
seguinte:
T = _______ Dxe________
kx(α2 + β2)1/2x(1 + e)
(4.17)
Conclui-se a elaboração da modelagem teórica que permite dimensionar o sistema de
drenagem subsuperficial, a partir dos conceitos fundamentais da hidrodinâmica em meios
porosos (Lei de Darcy) e Método Racional, adaptados para a drenagem rodoviária. A
modelagem teórica obedeceu ao princípio básico de que se deve dotar o pavimento com
camada de base drenante que seja capaz de remover adequadamente toda água que penetre,
em um espaço de tempo suficientemente curto (máximo de 1 hora), de modo a diminuir os
efeitos danosos provenientes do acúmulo de água na estrutura do pavimento/subleito.
No Capítulo 5 será apresentada a aplicação prática da modelagem teórica
desenvolvida neste Capítulo, a partir da descrição do sistema de drenagem projetada,
dimensionada e construída na Avenida Deputado Luis Eduardo Magalhães.
88
CAPÍTULO 5
APLICAÇÃO NUMÉRICA DA MODELAGEM TEÓRICA
5 DRENAGEM SUBSUPERFICIAL NA AVENIDA DEPUTADO LUIS EDUARDO
MAGALHÃES
Objetivando aplicar a modelagem teórica desenvolvida e apresentada no Capítulo 4,
num trecho implantado na Avenida Deputado Luis Eduardo Magalhães, assim como a
descrição complementar dos estudos realizados in situ na referida via urbana, parcialmente
descritos no Capítulo 3, far-se-á neste capítulo a caracterização dos elementos necessários
para a aplicação numérica do modelo desenvolvido, ou seja, o dimensionamento hidráulico do
sistema de drenagem subsuperficial correspondente ao um trecho específico, porém
demonstrar-se-á a validade da modelagem teórica desenvolvida para qualquer outro sistema
de drenagem rodoviária, desde que os parâmetros de entrada estejam disponibilizados,
especialmente a medida do parâmetro permeabilidade (k) dos materiais empregados na
construção da estrutura do pavimento, bem como dos materiais a serem utilizados na
confecção dos drenos coletores das águas de infiltração.
5.1 DESCRIÇÃO DO SISTEMA DE DRENAGEM SUBSUPERFICIAL NO ESTUDO
MONOGRÁFICO
O segmento investigado para o desenvolvimento temático deste trabalho monográfico
corresponde ao trecho compreendido entre as estacas 435 + 00,00 e 460 + 10,00 (extensão
igual a 510,00 m). Neste trecho (denominado no projeto geométrico de “EIXO 1”), do lado
esquerdo no sentido crescente do estaqueamento, foi projetado um segmento de dreno raso
longitudinal do corpo do pavimento (diâmetro de 100 mm), cujo topo está situado na face
inferior da camada de base (brita graduada) e na profundidade igual a 0,275 m em relação à
89
superfície do revestimento asfáltico, com declividade longitudinal igual ao do greide de
pavimentação. Na totalidade de sua extensão, o dreno raso está posicionado sob o passeio
existente. As Figuras 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 e 5.5 ilustram a descrição feita.
dreno
o
Figura 5.1: Vista panorâmica da área de investigação
Fonte: Projeto Executivo de Engenharia da Avenida em estudo
Figura 5.2: Localização da abertura do poço de sondagem, posicionado lateralmente ao dreno
longitudinal existente sob o passeio
Fonte: Dados da pesquisa
Figura 5.3: Detalhes do dreno raso longitudinal, conforme projetado
Fonte: Projeto Executivo de Engenharia da Avenida em estudo
90
Dreno envolvido com manta de geotextil
Figura 5.4: Detalhe do dreno raso longitudinal após abertura do poço de sondagem
Fonte: Dados da pesquisa
Figura 5.5: Localização do dreno raso longitudinal no trecho investigado e do poço de sondagem executado na
via (Estaca 439 + 0,00)
Fonte: Projeto Executivo de Engenharia da Avenida em estudo
91
Para o trecho investigado de dreno do corpo do pavimento (Estaca. 435 + 0,00 a
Estaca 460 + 10,00) foram projetadas duas saídas de água, localizadas, respectivamente, nas
Estacas 445 + 10,00 e 460+ 10,00 (300 metros de comprimento entre as duas saídas de água),
com diâmetro igual a 100 mm.
5.2 APLICAÇÃO NUMÉRICA USANDO A MODELAGEM TEÓRICA
DESENVOLVIDA
5.2.1 Avaliação da Infiltração de Projeto (IP)
Para ao cálculo da intensidade da chuva crítica, o projetista adotou a equação de chuva
deduzida para Salvador (Projeto Executivo – Relatório de Projeto, 2000), cuja expressão
matemática é a seguinte:
I = 2960,16 x (TR)0,163
(tC + 24)0,743
onde:
I : intensidade da chuva crítica, em litros por segundo por hectare
TR: Tempo de recorrência, em ano
tC : tempo de duração da chuva, considerado igual ao tempo de concentração da bacia
contribuinte, em minuto.
Em conformidade com as diretrizes prescritas no Capítulo 4, adotar-se-á para os
parâmetros hidrológicos os seguintes valores:
- Tempo de recorrência (TR): 1 ano
- Duração da chuva: 60 minutos (1 hora)
deste modo, obter-se-á I = 110,05 litros por segundo por hectare.
Promovendo as necessárias transformações nas unidades métricas, ter-se-á:
I = 110,05 litros/s/ha = 0,11005 metros cúbicos/s/ha
I = (0,11005 metros cúbicos/s/ha)x60x60x24 = 9508,32 metros cúbicos/dia/ha
I = (9508,32 metros cúbicos/dia/ha)/10000 = 0,95083 metros cúbicos/dia/metro quadrado
I = 0,95083 m³/dia/m²
92
Para se determinar o valor da taxa de infiltração de projeto (IP), Cedergren (1974)
recomenda que se considere uma penetração de 1/3 a 2/3 da intensidade pluviométrica de
projeto (I) através da superfície do pavimento. Para a modelagem em análise, o coeficiente de
infiltração será igual a 1/3, preliminarmente. Deste modo, a taxa de infiltração vale:
IP = (0,95083 m/dia)x 1/3 = 0,31694 m/dia
5.2.2 Dimensionamento da Camada Drenante
A quantidade estimada de água que infiltrará na camada drenante por dia (Q) poderá
ser determinada mediante o uso da expressão (4.3):
Q = CxIPxDx24
(4.3)
sendo:
Q = vazão (m3/dia) que penetra no pavimento através do revestimento;
C : taxa de infiltração para a camada de revestimento
IP : intensidade pluviométrica de projeto (m/h)
D : comprimento horizontal da faixa de penetração das águas pluviais (m)
Para a o trecho da via urbana em estudo (“EIXO 1”), o valor relativo ao comprimento
horizontal da faixa de penetração das águas pluviais pode ser determinado com o uso das
seguintes expressões (Capítulo 4):
D
= (L2 + X2)1/2
X = L.α
β
onde:
 α : declividade longitudinal da via no trecho considerado (m/m);
 β : declividade transversal da via no trecho considerado (m/m);
 L: largura teórica da faixa de infiltração das águas de chuva na superfície do revestimento
asfáltico (m);
 D : comprimento horizontal da faixa de penetração das águas pluviais, que corresponde à
projeção horizontal da reta de maior declive (m);
 X : projeção horizontal da reta de maior declive sobre um plano vertical passando pelo
eixo do dreno raso longitudinal (m);
93
No problema sob análise, tem-se que:
 α : 0,04 m/m;
 β : 0,04 m/m;
 L: 11,00 m;
Em decorrência,
X = 11,00x0,04 = 14,67 m
0,03
Por sua vez,
D
= (L2 + X2)1/2 = (11,002 + 14,672)1/2 = 18,33 m,
em que o parâmetro D representada o comprimento horizontal da faixa de penetração das
águas pluviais, que corresponde à projeção horizontal da reta de maior declive (Figura 4.2).
Substituindo na expressão (4.3) as variáveis conhecidas, ter-se-á:
Q = CxIPx1,00xDx24 = (1/3)x0,95983x18,33
Q ≈ 5,8 m3/dia
5.2.3 Determinação da Espessura da Camada de Base Drenante
O escoamento da água livre que infiltra pela superfície do pavimento ocorrerá ao
longo da faixa adotada com 1,00 m de largura e espessura E, esta correspondente à camada de
base drenante. Empregando a expressão (4.6) poder-se-á determinar a espessura da camada
drenante, após as necessárias adaptações das unidades métricas, ou seja:
E =
QP____ =
kx(α2 + β2)1/2
_____________5,8_______________
1,5x10-4x86400x(0,042 + 0,032)1/2
E ≈ 8,86 m
94
5.2.3.1 Comentário
A camada de base do pavimento possui 0,20 m de espessura para atendimento
estrutural, porém não foi definida em termos hidráulicos para funcionar como camada
drenante. Com finalidade meramente especulativa acerca da aplicabilidade da modelagem
teórica desenvolvida, torna-se necessária promover a redução da espessura da camada
estrutural de base em 0,025 m, considerando a possibilidade de penetração de material fino
devido à força de percolação da água livre em trânsito para a camada de base, resultando
numa espessura efetiva igual a 0,175 m. Utilizando a expressão (4.3), Capítulo 4, poder-se-á
determinar o valor do coeficiente de permeabilidade para que a camada estrutural de base
possuísse a característica de drenante, ou seja:
k =
5,8
≈ 662,86 m/dia ≈ 7,7x10-1 cm/s
0,175x(0,042 + 0,032)1/2
Dando continuidade a modelagem numérica com a utilização do valor determinado
para o coeficiente de permeabilidade (mínimo) para o material empregado na construção da
camada estrutural de base, cuja espessura efetiva, como camada drenante, é igual a 0,175 m,
5.2.4 Dimensionamento dos Drenos Rasos Longitudinais
Com o conhecimento da vazão na camada drenante (Q = 5,8 m3/dia) e pelo emprego
da expressão (4.14), Capítulo 4, poder-se-á determinar o valor mínimo necessário que
caracteriza a capacidade hidráulica máxima dos drenos coletores. Deste modo,
R (m) = [(γxQPxL) / 1,5632xDxI1/2]
3/8
R (m) = [(0,024x(5,8/86400)x11,00 / 1,5632x18,33x(0,04)1/2]
3/8
R = 0,00859 m ; R = 8,59 mm ; Φ = 17,14 mm ; deste modo,
pode-se especificar, por exemplo, a adoção de tubo dreno kananet/geoduto, cujo valor
comercial disponível para o diâmetro é de 67 mm, conforme ilustra a Quadro 5.1:
95
Quadro 5.1: Valores comerciais para canalizações da marca Kanaflex
Fonte: Kananet
5.2.5 Dimensionamento das Saídas de Água para o Deságüe (sangria)
Para determinar o espaçamento entre as saídas da água que escoa no interior do dreno
raso longitudinal, quando a capacidade hidráulica deste alcançar seu valor máximo basta fazer
a relação entre o valor da máxima vazão admissível (Qmáx) e a quantidade de água que deve
ser removida por metro linear do dreno longitudinal (QR). Pode-se empregar a expressão
(4.15), Capítulo 4, ou seja:
Esp (m) = Qmáx/QR
onde:
QR = Qx(L/D)
(4.13), Capítulo 4;
A vazão QR representa a parcela da contribuição oriunda da camada de base drenante que irá
fluir para o dreno raso longitudinal (m3/s/m), denominada de vazão unitária. Deste modo,
QR = 5,8x(11,00/18,33) = 3,5 m3/dia
Por sua vez, o valor da vazão máxima que o dreno raso longitudinal poderá atender
será determinado mediante o emprego da expressão (4.12), Capítulo 4, cujo geotubo adotado
possui diâmetro interno de 59,5 mm (conforme consta na Tabela 5.1). Deste modo:
Q (m3/s) = 1,5632xR8/3x I1/2 = 1,5632x(0,02975)8/3x(0,04)1/2
γ
0,016
Q (m3/s) = 0,00166
Q = 143,4 m3/dia
96
O espaçamento entre as saídas de água (sangrias) será:
Esp (m) = Qmáx/QR = 143,4/3,5 = 41,00 m
As saídas de água serão espaçadas de, no máximo, 41,00 m (atende ao limite máximo
de espaçamento igual a 90,00 m) e com tubos (kanaflex) com diâmetro igual ao dos drenos
coletores (67,0 mm/DN = 65/2 ½”).
5.2.6 Verificação do Tempo Máximo de Permanência da Água Livre no Interior da
Camada de Base Drenante
Fazendo uso da expressão (4.17), Capítulo 4, pode-se determinar o valor do tempo
gasto pelas partículas de água que percolam através do pavimento para atingir os drenos rasos
longitudinais coletores. O valor determinado em laboratório para o índice de vazios mínimo
(e) para o material empregado na construção da camada estrutural de base (brita graduada) foi
igual a 50,0 % (ensaio de permeabilidade), portanto,
T =
Dxe
.
kx(α2 + β2)1/2x(1 + e)
T = ________
18,33x0,50___________
7,7x10-3(0,042 + 0,032)1/2x(1 + 0,50)
T ≈ 4,5 horas
5.2.6.1 Comentário 1
No estudo desenvolvido, o tempo de permanência da água livre na camada drenante,
depois de cessada a precipitação pluviométrica correspondente a 1 hora, após cálculo efetuado
anteriormente, resultou em cerca de 4,5 horas. Segundo Cedergren (1974), o tempo máximo
de permanência da água livre na estrutura do pavimento deve de 1 hora, para evitar que, sob a
ação do tráfego atuante sobre a estrutura do pavimento, não ocorra efeitos deletérios
97
adicionais que possam comprometer o comportamento funcional/estrutural resultando na
redução da vida útil de serviço.
Em verdade, o aspecto prioritário no projeto de drenagem subsuperficial para proteger
o corpo estrutural do pavimento está centrado no tempo máximo de permanência da água livre
de infiltração na camada drenante. Para que seja possível atender a este critério, é necessário
que a camada drenante tenha um valor do coeficiente de permeabilidade mínimo que,
associado aos valores geométricos definidos para a via (declividades longitudinal e
transversal, largura da pista, dentre outros) possa atender ao requisito do tempo de
permanência.
No caso deste trabalho monográfico, a camada drenante do pavimento da Avenida
Deputado Luis Eduardo Magalhães, no trecho investigado, deveria possuir, para atender a
tempo máximo de permanência de 1 hora, um valor do coeficiente de permeabilidade da
ordem de grandeza de 31 cm/s (manipulando a expressão (4.17), em conformidade com os
parâmetros definidos no item 5.2.6).
Em sendo atendido o critério do tempo de permanência de 1 hora (para K = 31 cm/s),
a camada drenante deverá possuir uma espessura mínima de cerca de 3,0 cm (manipulando a
expressão (4.6), em conformidade com os parâmetros definidos no item 5.2.3, inclusive
adicionando o valor 2,5 cm à espessura obtida no cálculo).
Os drenos coletores e os tubos relativos às saídas de água (sangrias) permanecem com
o valor do diâmetro dimensionado (67,0 mm/DN = 65 = 2 ½”, em material tipo
kananet/marca Kanaflex).
Numa análise mais ampla e detalhista podem-se, após a elaboração, principalmente,
dos conteúdos constantes nos Capítulos 4 e 5, estabelecer as seguintes considerações em
relação ao sistema de drenagem subsuperficial construído, pelo menos no trecho investigado,
para dar proteção contra os efeitos deletérios adicionais da água livre de infiltração que irá
permanecer na estrutura do pavimento:

O material empregado na construção da camada estrutural de base do pavimento (Brita
Graduada), cuja espessura projetada e executada é igual a 0,20 m, em atendimento aos
aspectos relacionados com o tráfego (N = 3x107) e a capacidade de suporte do terreno de
fundação do pavimento (subleito com Índice de Suporte = 7%), NÃO possui
características de camada drenante (coeficiente de permeabilidade com valor médio da
ordem de grandeza de 10-2 cm/s, quando, segundo os cálculos da modelagem numérica,
deveria ser da ordem de grandeza de 31 cm/s, cerca de 3100 vezes maior a fim de cumprir
a exigência do tempo mínimo necessário (1 hora), depois de cessada a chuva, para ocorrer
98
a saída da água livre infiltrada com 1 hora de duração e tempo de recorrência considerado
de 1 ano).

Na camada de sub-base, construída com 0,20 m de espessura, foi utilizado o material
granular areia, praticamente isenta de material fino (passando na # No 200 = 1 %),
classificada como A-3/TRB (Índice de Grupo = 0), e com coeficiente de permeabilidade
médio de mesma ordem de grandeza (k = 3,9x10-2 cm/s) do valor obtido para a camada de
base (Brita Graduada – 10-2 cm/s). A consequência do fato de que as camadas de base e de
sub-base possuírem, praticamente, o mesmo grau de permeabilidade resulta na
inoperância de funcionalidade do dreno raso longitudinal do ponto de vista da sua posição
altimétrica, pois a água livre irá percolar no sentido vertical, sob a ação gravitacional,
devido à inexistência razoável de contraste de permeabilidade entre as camadas de base e
de sub-base (Figuras 5.3 e 5.4).
Neste momento de análise, a sugestão seria de posicionar altimetricamente o topo do
dreno raso longitudinal coincidente com a superfície inferior da camada de sub-base,
conforme ilustra a Figura 5.6.
Figura 5.6: Sugestão para o novo posicionamento altimétrico do dreno
Fonte: Dados da pesquisa
O novo posicionamento permitirá que as águas de infiltração que circulem pelas
camadas de base e de sub-base possam ser conduzidas para fora do corpo do pavimento,
evitando seu confinamento na camada de sub-base, considerando que a camada do subleito
possui coeficiente de permeabilidade com valor médio da ordem de grandeza de 10-6 cm/s.
Destaca-se que a água utilizada para a realização dos ensaios de permeabilidade in situ,
segundo a metodologia Guelph, ficou totalmente confinada sobre a camada do subleito, como
foi observado durante a realização do experimento.
99

O material constituinte da camada do subleito foi classificado como pertencente ao Grupo
A-7-5/TRB (Índice de Grupo = 14; WL = 58 %; WP = 38 %; IP = 20 %: IS (CBR) = 10 %;
Expansão = 0,3 %), possuindo valor do coeficiente de permeabilidade determinado em
laboratório igual a 3,17x10-6 cm/s. Estas características geotécnicas permitem
fundamentar a sugestão ilustrada pela Figura 5.6.

Considerando que a camada de sub-base consiste de material areia, com coeficiente de
permeabilidade com valor médio igual a k = 3,9x10-2 cm/s, e que a água livre de
infiltração que circulará pelas camadas de base e de sub-base até chegar ao dreno coletor
implantado segundo a sugestão oferecida e, em seguida, será conduzida pelo dreno até a
saída de água terá que demorar em seu trajeto um tempo máximo de 1 hora, segundo
recomendação de Cedergren (1974), a característica de permeabilidade da camada de
base/sub-base não permitirá atendimento no tempo referido (1 hora), mesmo
desconsiderando que a extensão de percolação seja maior (extensão de percolação vertical
mais a extensão D (18,33 m)). O tempo requerido, calculado com auxílio da expressão
(4.17), é de cerca de 313 horas.
Com suporte nas considerações acima, de forma global, entende-se que o sistema de
drenagem subsuperficial (camada drenante, dreno raso coletor longitudinal e saídas de água
(sangrias) implantado ao longo da extensão de 510,00 m, entre as estacas 435 + 00,00 e 460 +
10,00, NÃO cumprirá sua função hidráulica para proteger a estrutura do pavimento. Desta
conclusão, extrapola-se que a água livre de infiltração ficará confinada no interior da estrutura
do pavimento, mesmo com a presença do sistema implantado, favorecendo oportunamente ao
aparecimento de sinais deletérios no pavimento resultante da combinação de efeitos da ação
do tráfego (intenso e pesado) com presença da água livre infiltrada e confinada. Deste modo, a
sugestão anteriormente oferecida para reposicionamento do dreno raso longitudinal fica
descartada.
5.2.6.2 Comentário 2
Em correspondência mantida com o Engenheiro Projetista (via e-mail), foi solicitado
pelos autores deste trabalho monográfico para que o mesmo informasse quais as principais
diretrizes seguidas na prática profissional de elaboração de projetos de drenagem para a
definição/projeto/dimensionamento do sistema de drenagem subsuperficial. Prestativamente
foi informado o seguinte:
100
 Indicação de drenos subsuperficiais e profundos
A) RODOVIAS
1 Drenos subsuperficiais
1.1 Em segmentos em corte no lado para onde converge a declividade transversal da
seção geométrica.

O dreno é normalmente indicado para a drenagem da camada de base do pavimento e
posicionada sob esta camada, que ordinariamente é em brita graduada.

Quando o corte é em materiais de 2a e 3a categorias é previsto camada de areia com cerca
de 0,30 m de espessura, sobre o subleito, visando regularizá-lo e drenar toda a seção do
pavimento.
2 Drenos profundos
2.1 Em segmentos em corte em materiais de 2a e 3a categorias, em ambos os lados da
seção.
2.2 Em segmentos em corte, cuja altura predominante seja igual ou maior, do que 4,00
m, e para regiões com altura média anual de precipitação igual ou maior do que 1400
mm, em ambos os lados da seção.
3 Drenos transversais
Normalmente não indico drenos transversais. Recentemente projetei drenagem para
um dos túneis da Via Expressa/Baía de Todos os Santos, quando previ colchão de areia,
drenos transversais e dreno longitudinal, por se tratar de um segmento em corte em rocha com
surgimento de água subsuperficial com apreciável volume (minadouro).
No (s) extremo (s) de cortes em rocha empregam-se drenos transversais, que
funcionam também como contenção do colchão de areia.
B) VIAS URBANAS

Exceto em segmentos em aterro, indico dreno subsuperficial no (s) lado (s) da seção
transversal onde possa haver confinamento de água infiltrada no pavimento.
101

Drenos profundos são indicados de acordo com o descrito no item 2.
5.2.6.3 Comentário 3
Caracterizadas as condições indicativas, segundo a perspectiva do engenheiro
projetista de drenagem (APÊNDICE D), estabelece-se a tipologia do dreno subsuperficial a
ser implantado em conformidade com o Álbum de Projeto-Tipo de Dispositivos de
Drenagem/DNIT, adotado pela Prefeitura Municipal de Salvador.
Foi elaborada uma sistemática de cálculo computacional, com emprego de planilha
eletrônica, que permite obter resultados numéricos rapidamente, correspondentes aos diversos
parâmetros de saída que caracterizam o sistema de drenagem subsuperficial, em
compatibilidade com a modelagem teoricamente elaborada, bastando variar os parâmetros de
entrada.
Apresenta-se na página seguinte os resultados obtidos com o emprego dos valores
característicos utilizados na modelagem numérica detalhada neste Capítulo 5, relativos ao
trecho estudado da Avenida Deputado Luís Eduardo Magalhães.
102
CAPÍTULO 6
CONSIDERAÇÕES FINAIS E SUGESTÕES
Conforme a citação:
“A drenagem de pavimento ou drenagem subsuperficial é ainda uma parte
da engenharia rodoviária em que as decisões são tomadas, algumas vezes, sem
critérios técnicos claros e bem definidos. Pouco se tem feito para inverter esta
situação. A grande maioria dos projetistas de pavimentação continua a executar
seus projetos baseados somente no que prescreve as metodologias de
dimensionamento de pavimento, não envolvendo em seus projetos outras variáveis
que poderiam afetar a sua vida útil estimada”. Jabôr (2005),
E segundo o autor citado, “hoje, mais do que nunca, em função da conservação
precária das rodovias é fácil observar os efeitos danosos da água na estrutura do pavimento,
com o aparecimento de trincas localizadas e buracos.”
Continua este declarando que:
“Muitos erros são cometidos nos projetos e na construção das rodovias por
não haver interação entre as diversas áreas, não discutindo entre si as causas, os
efeitos e as conseqüências de cada solução adotada. O resultado desta forma isolada
de trabalhar, tem como conseqüência dispositivos de drenagem inadequados (super
ou subdimensionados), inexeqüíveis ou com um alto grau de dificuldade
construtiva, acarretando um maior custo de construção e/ou maiores custos na
conservação” Jabôr (2005),
Motivados pela exposição do pensamento de Jabôr, os autores deste trabalho
monográfico propuseram-se a analisar dados reais de um trecho da via urbana Deputado Luis
Eduardo Magalhães, pertencente à malha rodoviária do Município de Salvador - Bahia, com o
objetivo central de estabelecer avaliação crítica dos procedimentos metodológicos comumente
empregados na prática profissional da engenharia para a elaboração do projeto e
dimensionamento do sistema de drenagem subsuperficial de pavimentos rodoviários
(diretrizes contidas no Manual de Drenagem de Rodovias/DNIT, 2006) com orientações
firmadas nos fundamentos da Teoria Hidrodinâmica em Meios Porosos, apoiando-se, além da
abordagem teórica, em medidas experimentais de laboratório/campo (granulometria, massa
103
específica real dos grãos, permeabilidade, dentre outros), que foram executadas com amostras
representativas dos materiais empregados na construção dos elementos drenantes e das
diversas camadas do pavimento.
O papel da drenagem é cada vez mais importante, principalmente nos meios urbanos
densamente habitados, não se concebendo aceitar a antiga expressão que circulava no meio
rodoviário brasileiro: “dreno é feito para não funcionar”. Modernas técnicas computacionais,
a evolução tecnológica e a diversidade de materiais alternativos atualmente disponíveis que,
associadas aos aspectos teóricos, estão revolucionando a área da engenharia rodoviária,
notadamente nas subáreas da pavimentação e da drenagem de pavimentos. Devem ser, pois,
explorados ao máximo a fim de racionalizar os custos e prolongar a vida útil das obras.
De acordo com Mallela, Titus-Glover e Darter (2000), na elaboração do projeto de
sistemas de drenagem subsuperficial deve-se seguir as seguintes etapas:
1)Verificação da necessidade de implantação do sistema de drenagem subsuperficial;
2)Definição das concepções do sistema de drenagem superficial mais adequado para a
situação de projeto;
3)Dimensionamentos hidráulico e estrutural do sistema de drenagem subsuperficial e sua
integração com a estrutura do pavimento;
4)Especificação das características dos materiais constituintes dos sistemas de drenagem
projetado, com vistas ao desempenho e à manutenção do mesmo a longo do período de
projeto;
5)Especificações de construção e de manutenção.
Além do objetivo de propiciar o escoamento de um dado volume de água dentro de um
tempo previsto, são também requisitos de uma estrutura de drenagem:
 Confiabilidade no desempenho dos materiais utilizados;
 Segurança conferida à obra;
 Vida útil ampla;
 Arcabouço teórico eficiente.
Quando o dimensionamento do pavimento é baseado em ensaios de amostras saturadas
(ensaio CBR), muitos engenheiros admitem que não seja necessário considerar-se a variação
de umidade nas camadas do pavimento, ao longo do período de projeto. Como conseqüências,
não são consideradas as influências dos sistemas de drenagem, sejam elas favoráveis ou
desfavoráveis ao desempenho do pavimento. Como conseqüência desta forma de pensar, as
bases e sub-bases compactadas e estabilizadas granulometricamente apresentam baixa
permeabilidade e retém água no interior da estrutura do pavimento. Os materiais granulares
104
não estabilizados granulometricamente, normalmente empregados nos pavimentos urbanos
em camadas de base e de sub-base, apresentam elevado teor de finos (produtos de britagem),
resultando em camadas de baixa transmissividade hidráulica. Deste modo, quando a
percolação é insuficiente, mesmo existindo um sistema de drenagem subsuperficial, não
possuindo a camada estrutural de base característica drenante, ocasionando saturação na
região adjacente ao dreno raso longitudinal, gera o desenvolvimento de subpressões,
possibilitando que a água livre produza efeitos deletérios adicionais na estrutura do
pavimento, muito embora o dimensionamento estruturalmente tenha sido feito de maneira
correta.
Para que um pavimento rodoviário apresente características efetivas de boa drenagem
subsuperficial é necessário que seja feito o dimensionamento hidráulico deste sistema como
um todo, ou seja, compatibilizando o volume de água que infiltra na estrutura do pavimento, a
permeabilidade da camada drenante, a capacidade de vazão dos drenos de borda e o
espaçamento das saídas destes drenos. Caso não haja este cuidado, não se alcançará o
benefício desejado no desempenho da estrutura, obtidos pela utilização de um sistema de
drenagem adequado.
Aparentemente, a maioria dos pavimentos drenantes executados nas últimas duas
décadas no Brasil apresenta um comportamento aquém do desejado, conforme permite
interpretar o pensamento de Jabôr (2005), mesmo nos casos em que foram empregados
camadas de base de brita graduada aberta e drenos de borda com tubos perfurados. No caso de
drenos longitudinais penetrarem numa camada de solo de permeabilidade dez vezes menor
que a do solo sobrejacente, o fluxo de água livre através daquela camada pode ser desprezado,
ficando estagnado no interior da mesma, conforme permite evidenciar a interpretação dos
resultados experimentais obtidos nos ensaios de permeabilidade executados nas camadas
estruturais do pavimento da Avenida Deputado Luis Eduardo Magalhães.
Segundo Cedergren (1974), muitos projetistas consideram que não é prático, nem
econômico, nem necessário, talvez, acelerar a retirada d’água da estrutura do pavimento.
Como conseqüência, as bases e sub-bases compactadas e estabilizadas, de todos os tipos e
emprego largamente difundido, na quase totalidade são de baixa permeabilidade (grifo dos
autores). Declara ainda o citado autor, que quase todos os engenheiros tem tido, uma vez ou
outra, a esperança de que a água livre seja mantida fora do pavimento, e que nenhuma medida
especial seja necessária para drenar as quantidades que entrem.
Na mesma via de análise Mc Clelland e Gregg (1944) censuram a dependência dos
engenheiros rodoviários com o emprego dos procedimentos práticos para projetar a drenagem
105
subterrânea, e a advogaram o uso de métodos analíticos, melhorados e mais diretos, com uso
da rede de fluxo, para analisar a necessidade de drenagem. Eles concluíram que o uso de
métodos analíticos permitiria projetar as instalações de drenagem subterrânea mais eficientes
e mais econômicas.
Sob outra perspectiva analítica, a literatura técnica revela que onde os pavimentos
foram construídos sobre subleitos de baixa permeabilidade, sendo providos de drenos ao
longo dos bordos externos mais baixos de suas bases (situação da Avenida Deputado Luis
Eduardo Magalhães), a água que penetra na estrutura flui na direção horizontal pela drenagem
lateral, em direção aos drenos. Esta também é uma forma de drenagem relativamente
ineficiente, a menos que os materiais tenham permeabilidade muito elevada, conforme pode
ser demonstrado pela Lei de Darcy, cuja comprovação foi evidenciada ao longo deste trabalho
monográfico. Esta assertiva última resulta do fato de que onde as bases e sub-bases normais
constituídas
por
material
granular,
tipo
brita
graduada
simples,
estabilizadas
granulometricamente, suas baixas permeabilidades colocam uma outra importante restrição às
possibilidades de fluxo hidráulico, considerando-se que a capacidade de descarga hidráulica
das bases são proporcionais ao gradiente hidráulico, que é pequeno e geralmente limitado o
seu valor à declividade transversal, e que a espessura drenante da camada é também uma
dimensão relativamente pequena. Todavia, muitos destes materiais proverão drenagem muito
melhor se a água puder fluir verticalmente para dentro de uma base drenante altamente
permeável.
Em rodovias com tráfego alto e crescente percentual significativo de veículos
pesados (comercial) a infiltração superficial de águas de chuva na estrutura do pavimento,
mesmo com revestimento do tipo CBUQ (com valor médio do coeficiente de permeabilidade
com ordem de grandeza de 10-7 cm/s; praticamente impermeável), deverá ser considerada. A
penetração de água pluvial através do revestimento em CBUQ torna-se significativa não no
início da abertura da rodovia à operação, mas a partir do surgimento de fissuras e trincas na
capa de rolamento, após ter decorrido um certo período da vida útil.
No caso da estrutura do pavimento em análise, o material utilizado na construção
da camada de base possui coeficiente de permeabilidade igual a 1,5x10-3 cm/s. Recomenda-se
que “para a camada de base de um pavimento rodoviário não deverá ser utilizado materiais
-3
6
cujo ensaio de permeabilidade obtenha-se resultados dentro do intervalo 10 cm/s < K < 10-
cm/s (Jabôr, 2005), pois neste intervalo a água consegue penetrar, porém, demora muito para
sair (drenagem lenta), tornando com isto ineficiente qualquer tipo de dreno de pavimento”.
106
Nota-se também que o material da camada de sub-base, construída com 0,20 m de espessura,
sendo utilizado o material areia, praticamente isenta de material fino (passando na # No 200 =
1 %), classificada como A-3/TRB (Índice de Grupo = 0), possui coeficiente de
permeabilidade médio de mesma ordem de grandeza (k = 3,9x10-2 cm/s) do valor obtido para
a camada de base (Brita Graduada – 10-2 cm/s). A consequência do fato de que as camadas de
base e de sub-base possuírem, praticamente, o mesmo grau de permeabilidade resulta na
inoperância de funcionalidade do dreno raso longitudinal do ponto de vista da sua posição
altimétrica, pois a água livre irá circular no sentido vertical, sob a ação gravitacional, devido
à inexistência razoável de contraste de permeabilidade entre as camadas de base e de subbase. Logo, não haverá utilidade prática a funcionalidade hidráulica do dreno do pavimento.
Quando o projetista de drenagem defrontar-se com situação semelhante, deve recomendar
adotar como solução drenante para a camada de base a prévia elaboração de uma mistura de
material selecionado, de forma a melhorar a sua permeabilidade ou torná-la praticamente
impermeável.
No método de dimensionamento de pavimentos flexíveis adotado pelo DNER,
baseado na avaliação da capacidade de suporte do terreno de fundação (subleito) e dos
materiais a serem empregados nas camadas estruturais, cuja definição ocorre mediante o
ensaio de penetração CBR, realizado com amostras saturadas durante 96 horas (quatro dias),
deve-se ressaltar que a avaliação estrutural dos materiais granulares saturados reflete apenas a
redução na capacidade de suporte (resistência), não considerando de maneira alguma os danos
causados pela poro-pressão (pressão neutra) ou bombeamento. Portanto, os procedimentos de
dimensionamento baseados no ensaio CBR geralmente asseguram suficiente espessura dos
pavimentos para evitar sobrecargas no subleito (deformações plásticas excessivas).
Entretanto, alguns dos danos causados pela água livre que percola ocorrerão
independentemente da espessura ou da estabilidade das camadas de base utilizadas, pois são
causados pelo poro-pressões e pelos movimentos da água livre confinada no interior da
estrutura.
Na região da cidade de Salvador-BA a precipitação pluviométrica média anual é cerca
de 1900 mm, exigindo pavimentos bem protegidos contra a infiltração das águas de chuva.
Até o momento, a única água livre presente no interior da estrutura do pavimento no trecho
investigado na Avenida Deputado Luis Eduardo Magalhães, após um período de intensas
chuvas, foi detectada durante a abertura do poço de sondagem, cuja infiltração foi provocada
em decorrência da execução de ensaios de permeabilidade in situ, com emprego da
metodologia Guelph, relativamente alagando a camada do subleito (solo argiloso, Grupo A-
107
7/TRB). Infere-se que, naquele momento, e quiçá, desde a abertura da via à operação ao
tráfego até o presente, o sistema de drenagem subsuperficial não teve necessidade de ser
operativo hidraulicamente, pois, além da capa de rolamento apresentar-se praticamente intacta
em relação à presença de fissuras visíveis à curta distância, trincamentos, afundamentos nas
trilhas de rodas, irregularidade longitudinal e outras modalidades de defeitos superficiais
decorrentes, embora a via esteja em operação ao tráfego por cerca de nove anos. Ademais, no
trecho estudado, a estrutura do corpo do pavimento encontra-se sem acostamentos, protegida
lateralmente mediante o emprego de guia (meio-fio) ladeada lateralmente por passeio
revestido e em boas condições de conservação, conforme ilustra a Figura 6.1 (lado direito da
faixa de tráfego, local de posicionamento do dreno raso longitudinal):
Figura 6.1: Revestimento em CAUQ apresentando ótimas
características superficiais
Fonte: Dados da pesquisa
Destaca-se igualmente a excelente funcionalidade do sistema de drenagem superficial,
que durante as precipitações intensas ocorridas durante a atividade de pesquisa na elaboração
deste trabalho monográfico, as diversas formas de mídia de comunicação existentes na cidade
de Salvador não noticiaram nenhum transtorno na trafegabilidade pela Avenida Deputado
Luis Eduardo Magalhães, como ocorreu em outros locais da malha viária, de intensa
circulação de veículos, conforme revela a Figura 6.2
108
Figura 6.2: via marginal ao Dique do Tororó, em Salvador
Fonte: imagem circulada na rede Internet (autor anônimo)
Os resultados alcançados nas investigações experimentais de laboratório permitem
confirmar a tese enunciada por diversos autores, que não basta apenas dotar o pavimento do
sistema
de
drenagem
subsuperficial
(camada
drenante,
drenos
coletores
rasos
longitudinais/transversais e saídas de água) para que o mesmo seja considerado drenante, cujo
afastamento das águas livres de infiltração do corpo do pavimento seja efetivado num período
de tempo considerado máximo (menos que uma hora, por exemplo). Uma análise hidráulica
do sistema proposto deve ser conduzida para agregar à estrutura que será implantada as
características de drenagem esperadas pelo projeto e seus correspondentes benefícios para o
desempenho estrutural. Neste objetivo foi apresentado roteiro de cálculo, fundamentado no
viés epistemológico amplamente conhecido e disponível na literatura técnica, passo a passo,
para o dimensionamento do sistema de drenagem, destacando-se a necessidade essencial de
medidas experimentais de permeabilidade dos materiais a serem empregados nas etapas
construtivas do pavimento e dos seus elementos drenantes, inclusive realizar uma verificação
da continuidade hidráulica do sistema. Tal forma de proceder poderá estabelecer uma
avaliação prévia do desempenho do sistema de drenagem subsuperficial, evitando prováveis
efeitos danosos estruturais, além dos conhecidos problemas funcionais, acarretando uma
redução brusca da vida útil do pavimento, comprometendo a operação da via e implicando na
imperiosa necessidade de futura restauração do pavimento, gerando elevados custos ao
mantenedor do sistema viário e ao usuário. Em relação à Avenida Deputado Luis Eduardo
Magalhães, os autores deste trabalho monográfico podem apenas indicar um sinal de alerta
para o gestor público em relação à conservação rotineira, fruto das análises apresentadas,
109
destacando-se a importância de coibir violações na estrutura do pavimento, algo relativamente
comum e observável em vários outros segmentos da malha viária de Salvador, promovidas
por empresas concessionárias de serviços diversos, bem como anônimos de atuação
prejudicial ao patrimônio público viário.
De resto, também na condição de sugestão, os autores recomendam que estudos
investigativos semelhantes ao desenvolvidos neste trabalho monográficos possam ser
empreendidos durante as etapas de elaboração dos projetos de pavimento e drenagem, estes
realizados de maneira conjugada, para empreendimentos rodoviários novos, principalmente
urbanos, e verificados nas etapas construtivas mediante a realização de ensaios in situ.
Os autores entendem ter valorizado o papel de instituição pensante e produtora de
conhecimentos reservados, não exclusivamente para à Academia Universitária, mas também
para todos aqueles que possuem o prazer intelectual pela arte de articular o pensamento
técnico e científico, insubordinando-se aos padrões pré-estabelecidos, para evitar a
fossilização das idéias inovadoras, especulativas, diante de atitudes preconcebidas e
preconceituosas, muito embora não existir o pensamento de confronto com o estabelecido no
Manual de Pavimentação/DNIT: “... Dessa maneira, pode-se considerar como suficientes os
projetos-tipo de drenagem do DNER ... “ (DNIT, 2006, p.165).
Deseja-se, simplesmente, o diálogo acadêmico alicerçado na liberdade de pensar diferente,
mesmo que o pensar teórico e especulativo não traga, de imediato, aplicações práticas.
Ao Engenheiro Jabôr, que afirmou:
“A drenagem de pavimento ou drenagem subsuperficial é ainda uma parte da engenharia
rodoviária em que as decisões são tomadas, algumas vezes, sem critérios técnicos claros e
bem definidos. Pouco se tem feito para inverter esta situação. A grande maioria dos
projetistas de pavimentação continua a executar seus projetos baseados somente no que
prescreve as metodologias de dimensionamento de pavimento, não envolvendo em seus
projetos outras variáveis que poderiam afetar a sua vida útil estimada (JABÔR, 2005)”..
Entendendo a significativa importância do pensamento do Engenheiro Jabôr, para a
engenharia rodoviária, no particular, e no sentido mais amplo para a sociedade brasileira, os
autores deram a sua contribuição!
110
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APÊNDICES
APÊNDIICE A - RESULTADOS DOS ENSAIOS GEOTÉCNICOS REALIZADOS PELO
LABORATÓRIO DE GEOTECNIA – UFBA
APÊNDICE B - RESULTADOS DOS ENSAIOS GEOTÉCNICOS DE REALIZADOS
PELO LABORATÓRIO DE GEOTECNIA AMBIENTAL - UFBA
APÊNDICE C - RESULTADOS DOS ENSAIOS TECNOLÓGIOS REALIZADOS PELO
LABORATÓRIO
DA
GERÊNCIA
DE
PESQUISA
E
DESENVOLVIMENTO/GEPES - DERBA
APÊNDICE D – RESPOSTA À SOLICITAÇÃO DE DIRETRIZES GERAIS EMPRE
GADAS PELO ENGENHEIRO PROJETISTA DE DRENAGEM PARA
INDICAÇÃO DE DRENOS SUBSUPERFICIAIS E PROFUNDOS