Trincheira Drenante:
Sistema Convencional
Solução Maccaferri
ENSAIO UNIVALI – BRASIL
Trincheira Drenante:
Esquema proposto por McClelland
Figura 1 Representação do rebaixamento da superfície freática
causado pela utilização de drenagem por trincheira.
INFORMES TÉCNICOS
MacDrain
Geocomposto para drenagem
INFORME TÉCNICO
INFORME TÉCNICO
Janeiro / 2005
SISTEMA DE DRENAGEM VERTICAL COM O GEOCOMPOSTO MACDRAIN
“Mesmo em uma situação de drenagem crítica (aterro
constituído por solo altamente permeável), o sistema de
drenagem construído com o geocomposto MacDrain® satisfaz a todas as exigências técnicas (vazão, resistência à
compressão, etc.) impostas por um projeto de drenagem
convencional”.
N 
Q = k ⋅ h ⋅  f ,
 Nq 


onde:
-3
k = coeficiente de permeabilidade do solo = 10
h = altura da estrutura = 10 m;
Nf = número canais de fluxo = 6;
Nq = número de equipotenciais = 8.
cm/s;
Na ficha técnica do MacDrain® 2L (tab. 1), encontram-se os
seguintes valores, para o gradiente hidráulico igual a 1:
Tabela1 - Capacidade de Vazão do MacDrain®
Vazão [l/s.m]
10
20
50
100
2,80
2,78
1,92
0,71
Obtém-se para P=50kPa uma capacidade de vazão de 1.92
l/s.m.
Pelas normas, temos ainda que aplicar os seguintes fatores
de redução para o geocomposto MacDrain® :
Figura 1 - Representação do rebaixamento da superfície freática causado pela utilização de drenagem por trincheira.
Existem muitos métodos para a determinação do espaçamento e da profundidade destas trincheiras, um dos mais
usados é o Método criado por McClelland [4] que permite obter, além dos
parâmetros já citados a vazão, o tempo de escoamento, que juntos definirão o rebaixamento.
Janeiro / 2005
SISTEMA DE DRENAGEM HORIZONTAL COM O GEOCOMPOSTO MACDRAIN ®
A drenagem horizontal se faz necessária em áreas verdes
destinadas ao esporte e lazer. Em tais casos, deve haver
água suficiente para o crescimento da vegetação porém,
esta não deve se apresentar em excesso, pois prejudicaria a
prática da atividade à qual se destina tal área e ainda causaria a redução do oxigênio nas raízes, provocando danos
à vegetação.
Será apresentado, a seguir, um exemplo de aplicação do
MacDrain® em drenagem horizontal (como colchão drenante), comparando sua eficiência em relação ao sistema
convencional que utiliza brita e geotêxtil.
COLCHÃO DRENANTE
Consiste na aplicação do dreno sobre uma superfície regular com a finalidade de captar e escoar rapidamente a precipitação pluviométrica.
FRIN = 1.30 (Intrusão do solo);
FRCR = 1.40 (Fluência – CREEP);
FRCC = 1.20 (Colmatação química);
FRBC = 1.15 (Colmatação biológica).
Q=
Figura 1 – Drenagem Horizontal com brita+geotêxtil.
(l / s ) / m
Para se obter a capacidade de vazão que escoará pelo
MacDrain® é necessário determinar a tensão a que este
estará submetido.
Adotamos, a favor da segurança, um valor aproximado
para o coeficiente de empuxo no repouso K0=0.5, equivalente a um solo com ângulo de atrito de 30 graus e peso
específico γ=20kN/m3, e assumindo que o peso específico
[2]
[3]
Cedergren H.R. Seepage, Drainage and Flow nets, John Wiley &
Sons Inc., USA, 1967.
Lambe T.W. & Whitman R.V. Soil Mechanics, 119-120, John Wiley, 1979.
Koerner, Robert M. , Designing with Geosynthetics (4th Edition),
Prentice Hall, USA, 1998.
METODOLOGIA E CÁLCULOS REVISADOS POR:
Prof. Dr. Benedito de Souza Bueno
Chefe do Lab. de Geossintéticos
USP - São Carlos
Prof. Dr. Pérsio de Almeida Barros
Depto. de Geotecnia e Transportes
FEC - UNICAMP - Campinas
DRENAGEM VERTICAL
Considerando que o “ top soil” apresenta uma permeabilidade muito elevada, determina-se a espessura do colchão
drenante através da seguinte igualdade:
E
2
q
5
=
k
2
0 . 00003
= 0 . 14 m
10 − 2
Assim, o colchão drenante em brita necessitará ter, para
escoar a vazão de 0.15(l/s)/m, uma espessura de, aproximadamente 14cm, que na prática resulta na aplicação de
uma camada de agregado de 20cm.
Figura 2 – Drenagem Horizontal com MacDrain® 2L.
Drenagem com brita+geotêxtil.
Figura 2 – Ábaco de McClelland.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS
[1]
QDREN = q ⋅ E = 0 .03 (l / s ) / m 2 ⋅ 5 m = 0 ,15 (l / s ) / m
Conforme detalhado (fig.1 e fig.2 ), dois tubos receberão
essa vazão.
Para o cálculo da capacidade de vazão do MacDrain® (fig.
2) são necessários apenas dois parâmetros, o gradiente
hidráulico i, na direção do fluxo, que neste caso é igual a
1% e a tensão vertical aplicada pelo solo sobre o geocomposto, P. Com tais valores e com os dados obtidos da ficha
técnica do MacDrain® 2L (tab. 1), calcula-se a vazão.
0 . 77
≅ 10
0 . 075
Figura 1 – Rede de fluxo para o muro de 10 metros de altura.
k
⋅ 4 ⋅ c2
E
Drenagem com o MacDrain® 2L
Comparando a vazão obtida através do traçado da rede de
fluxo com a capacidade de vazão admissível do MacDrain®
2L, obtém-se:
CONCLUSÃO
O geocomposto MacDrain® , depois de aplicado, apresenta
uma capacidade de vazão 4 vezes maior do que a vazão
que o solo pode conduzir, satisfazendo a todas as exigências técnicas impostas pelas condições locais, substituindo
com eficiencia um sistema de drenagem convencional.
QMAX =
Com base na precipitação, determina-se a vazão que o
dreno deverá suportar, também para uma faixa de um metro, QDREN:
c=
1.92 (l / s) / m
Q
=
(FRIN × FRCR × FRCC × FRBC )
2.5
Q adm = 0 . 77
um metro, através da seguinte equação:
Q MAX = Q DREN
Com isso a vazão admissível para o sistema, utilizando o
M acDrain® 2L, resulta:
Portanto, tem-se como vazão resultante:
6
Q = 10 − 5 ⋅ 10 ⋅   = 0 . 000075 m 3 / s = 0 .075 (l / s) / m
8
Para a construção de obras que apresentam contato com o lençol freático,
se faz necessário o rebaixamento e
condução das águas provenientes deste. Para isso, empregam-se as trincheiras drenantes instaladas a intervalos e
a profundidades especificas, definindo
o rebaixamento do nível freático a níveis previamente determinados.
P = γ .h.K0 = 10.10.0.5 = 50 kPa
Pressão [kPa]
INFORME TÉCNICO
Janeiro / 2005
SISTEMA DE DRENAGEM POR TRINCHEIRAS COM O GEOCOMPOSTO MACDRAIN ®
adotado para o solo seja saturado, o peso específico submerso deve ser 10 kN/m3 obtendo assim a tensão horizontal efetiva:
Como exemplo para a avaliação da eficiência do MacDrain® , calcularemos sua capacidade de captar o fluxo de águas que percolará através de um aterro contido por uma
estrutura de 10 m de altura (fig. 1). Utilizaremos uma rede
de fluxo (especialmente traçada para este caso) que determina de forma simplificada e com boa acurácia a vazão
máxima que percola pelo solo.
Na fig. 1 é possível visualizar a disposição e o número das
linhas de fluxo e equipotenciais que formam a rede de fluxo. Assim, determina-se o fator de forma desta rede, definido como a relação entre equipotenciais e linhas de fluxo
(Nf / Nq), que aplicado à fórmula abaixo determina a referida vazão:
®
Através do ábaco proposto por McClelland (fig. 2) é possível obter a vazão, por metro, que cada tubo inserido no dreno irá
suportar e, com isso, dimensionar o sistema de drenagem necessário para captar e transportar o fluxo de águas gerado
pelo rebaixamento do lençol freático.
Será apresentado, a seguir, um exemplo de aplicação do MacDrain® que mostra a utilização desse método e também compara a eficiência do geocomposto drenante frente a uma trincheira convencional de brita + geotêxtil.
Em primeiro lugar será necessário obter a vazão que o sistema de drenagem deverá suportar.
DRENAGEM COM TRINCHEIRA
Fixado um espaçamento entre tubos de E=5,00m (fig. 1),
será determinada a espessura c do colchão drenante necessária para escoar as águas de uma precipitação de
q=0,03 (l/s)/m2 (precipitação de uma chuva torrencial de
curta duração: 30 minutos). Para isso serão utilizados os
seguintes dados:
k = 10-2 = coeficiente de permeabilidade da brita 1 [m/s]
b = 0,20 = espessura do “ top soil” (solo de cobertura) [m]
De acordo com a Lei de Darcy é possível determinar a máxima vazão do colchão drenante QMAX , para uma faixa de
Capacidade de Vazão do MacDrain® 2L
Pressão [kPa]
Vazão [l/s.m]
10
0.27
20
0.31
50
0.20
100
0.05
Tabela 1 – Capacidade de vazão do MacDrain 2L para i = 0.10
Considerando que o solo sobre o MacDrain® possui um
peso específico de γ =18kN/m3 e uma espessura de 0,20m,
obtém-se a tensão vertical de 3,6kPa. Extrapolada da tabela acima, a favor da segurança, toma-se a vazão Q=0,30(l/
s)/m para tal tensão.
Pela norma, aplica-se os seguintes fatores de redução para
DRENAGEM HORIZONTAL
Evolução
Antigo
Evolução
Atualizado
Novidade
MacDrain TD está em
Fase de cadastramento do
DER / PR
Vantagens em utilizar MacDrain®:
• Economia;
• Rapidez de Execução;
• Fácil instalação;
• Fácil dimensionamento;
• Não requer mão de obra especializadas;
Dreno tipo 6
Comparativo de Custo
Tipo 6
Comparativo de Custo
Demais tipos por metro linear
Tradicional
MacDrain TD
%
Tipo 5
R$ 55,02/mt.
R$ 34,07/mt.
39
Tipo 5A
R$ 78,30/mt.
R$ 53,58/mt.
31
Tipo 6
R$ 56,35/mt.
R$ 34,97/mt.
37
Tipo 6A
R$ 76,25/mt.
R$ 51,54/mt. 32
R$ 24,20/mt.
R$ 19,64/mt. 19
Dreno de Pavimento
Vantagens em utilizar MacDrain®:
• Economia direta
• Economia indireta – infraestrutura de canteiro
• Menor transtorno para o usuário
• Maior segurança para o usuário
FACILIDADE DE DIMENSIONAMENTO
• Usando uma simples tabela, é possível calcular o fluxo
de água drenada, levando em conta sua profundidade:
Drenagem
horizontal
ASTM D 4716
Gradiente
hidráulico
Pressão
i = 0.01
i = 0.02
i = 0.03
Drenagem
vertical
i = 0.10
i = 0.50
i = 1.00
l / s.m
l /h.m
l / s.m
l /h.m
l / s.m
l /h.m
l / s.m
l /h.m
l / s.m
l /h.m
l / s.m
l /h.m
10 kPa
0,64
2340
0,70
2556
0,77
2772
1,26
4536
2,17
7848
2,84
10224
20 kPa
0,23
828
0,29
1080
0,33
1224
0,74
2700
1,54
5544
2,17
7848
50 kPa
0,11
432
0,14
540
0,17
648
0,41
1476
0,85
3096
1,35
4860
100 kPa
0,04
144
0,05
180
0,06
216
0,12
432
0,26
936
0,41
1512
200 kPa
0,02
72
0,02
72
0,02
108
0,04
144
0,08
324
0,13
468
CASE HISTORIES
MacDrain® TD
CASE HISTORIES
RODOVIA
TEBE
Ano 2007
Quantidade: 6.500 m2 de MacDrain TD
CASE HISTORIES
CASE HISTORIES
CASE HISTORIES
CASE HISTORIES
CASE HISTORIES
CASE HISTORIES
CASE HISTORIES
Rodovia
Washington Luis
Triangulo do sol
Ano 2007
Quantidade: 30.000 ml. de MacDrain TD
Obra em andamento
CASE HISTORIES
CASE HISTORIES
CASE HISTORIES
CASE HISTORIES
CASE HISTORIES
CASE HISTORIES
CASE HISTORIES
CASE HISTORIES
Outros Tipos de MacDrain
Tipos de MacDrain®
• 1L e 2L: usado como dreno de estruturas de
pequena profundidade;
• 1S e 2S: usado como dreno de estruturas de
maior profundidade;
• J: usado como dreno de jardineiras e terraços
suspensos;
• TD: usado como trinchera drenante;
• FP: usado como forma perdida.
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Central de Estudos
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Material Técnico de alto nível