R E P Ú P L I C A F E D E R A T I V A D O B R A S I L M I N I S T É R I O D O S T R A N S P O R T E S

(1)

DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES – DNIT

SUPERINTENDENCIA REGIONAL NO ESTADO DE SÃO PAULO

ELABORAÇÃO DE PROJETO EXECUTIVO DE

ENGENHARIA PARA ESTABILIZAÇÃO DE

TALUDES DA RODOVIA

BR-101/SP-RIO/SANTOS

Rodovia: BR-101/SP – Rio/Santos Trecho: Divisa RJ/SP – Divisa SP/PR

Subtrecho: Divisa RJ/SP (km 0,0) – Ubatuba/SP (km 53,6) Segmento: km 0,0 ao km 41,5

Extensão: 41,5 km

Código PNV: 101BSP3450 / Divisa RJ/SP – 101BSP3480 / Praia Grande (Ubatuba/SP)

VOLUME 3: MEMÓRIA JUSTIFICATIVA

(2)

R E P Ú B L I C A F E D E R A T I V A D O B R A S I L

M I N I S T É R I O D O S T R A N S P O R T E S

DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES – DNIT

SUPERINTENDENCIA REGIONAL NO ESTADO DE SÃO PAULO

ELABORAÇÃO DE PROJETO EXECUTIVO DE

ENGENHARIA PARA ESTABILIZAÇÃO DE

TALUDES DA RODOVIA

BR-101/SP-RIO/SANTOS

Rodovia: BR-101/SP – Rio/Santos Trecho: Divisa RJ/SP – Divisa SP/PR

Subtrecho: Divisa RJ/SP (km 0,0) – Ubatuba/SP (km 53,6) Segmento: km 0,0 ao km 41,5

Extensão: 41,5 km

Código PNV: 101BSP3450 / Divisa RJ/SP – 101BSP3480 / Praia Grande (Ubatuba/SP)

Lote: Único

Supervisão e Coordenação Geral de Desenvolvimento e Projetos/DPP/DNIT Fiscalização: Superintendência Regional no Estado de São Paulo

Contrato: 08.1.0.00.00125/2010 Processo: 50608.000858/2008-79 Edital: 0113/2009-08

VOLUME 3: MEMÓRIA JUSTIFICATIVA

(3)

1. APRESENTAÇÃO ...6

2. ESTUDOS TOPOGRÁFICOS ... 12

3. ESTUDO HIDROLÓGICO E HIDRÁULICOS ... 14

3.1. Critérios Gerais de Projeto ... 14

3.1.1. Chuvas de Projeto ... 14

3.1.2. Determinação da Intensidade de Chuva ... 20

3.1.3. Período de Retorno ... 21

3.1.4. Determinação do Tempo de Concentração ... 22

3.1.5. Determinação das Vazões ... 22

3.1.6. Método Racional ... 23

3.2. Estudos Hidrológicos e Hidráulicos Específicos ... 23

3.2.1. Ponto 1 ... 23 3.2.2. Ponto 3 ... 26 3.2.3. Ponto 5 ... 29 3.2.4. Ponto 6 ... 32 3.2.5. Ponto 8 ... 35 3.2.6. Ponto 9 ... 40 3.2.7. Ponto 10 ... 44 4. ESTUDOS DE TRÁFEGO ... 49 4.1. Dados existentes ... 49 4.2. Correção Sazonal ... 51

4.3. Taxa de Crescimento de Tráfego ... 51

4.4. Tráfego futuro ... 52

4.5. Número N ... 52

5. ESTUDOS DE SEGURANÇA DE TRÂNSITO ... 56

6. COMPONENTE AMBIENTAL ... 61

6.1. Diagnóstico Ambiental ... 61

(4)

6.1.2. Diagnóstico do Meio Biótico ... 64

6.1.3. Diagnóstico do Meio Antrópico ... 65

6.1.4. Áreas de valor Histórico ... 68

6.1.5. Ecoturismo ... 70

6.2. Levantamento de Passivos Ambientais ... 70

6.3. Identificação e Avaliação dos Impactos Ambientais ... 73

6.4. Medidas de Proteção Ambiental ... 75

6.4.1. Canteiro de Obras ... 75

6.4.2. Desmatamentos e Limpeza de Terrenos ... 76

6.4.3. Abertura de Trilhas e Caminhos de Serviço ... 77

6.4.4. Escavações Manuais... 78

6.4.5. Controle de Processos de Assoreamento ... 78

6.4.6. Segurança e Sinalização ... 78

7. PROJETO DE DRENAGEM ... 82

7.1. Introdução ... 82

7.2. Cadastramento dos dispositivos de drenagem existentes ... 84

7.3. Drenagem Superficial ... 89

7.3.1. Dimensionamento dos Dispositivos de Drenagem Superficial ... 89

7.3.2. Determinação da Vazão de Contribuição ... 89

7.3.3. Determinação da Capacidade de Vazão ... 90

7.3.4. Velocidade Máxima Permissível ... 90

7.3.5. Sarjetas ... 91

7.3.6. Caixas Coletoras ... 91

7.3.7. Dissipadores de Energia ... 92

7.3.8. Drenagem Sub-superficial ... 92

7.3.9. Drenagem Profunda ... 93

7.3.10. Drenagem de Taludes e Encostas ... 93

7.3.11. Obras de Arte Correntes ... 94

7.4. Projetos Tipo e Especificações Técnicas ... 94

8. PROJETOS GEOTÉCNICOS ... 97

(5)

8.2. PONTO 2 ... 100

8.2.1. Síntese do diagnóstico estrutural ... 100

8.3. PONTO 3 ... 100

8.3.2. Justificativa e descrição da solução adotada ... 101

8.4. PONTO 4 ... 103

8.5. PONTO 5 ... 105

8.6. PONTO 6 ... 107

8.6.1. Síntese do Diagnóstico Estrutural ... 107

8.6.1.1. Aspectos Geológicos Gerais ... 107

8.6.1.2. Aspectos Estruturais Específicos ... 108

8.6.2. Justificativa das Soluções Adotadas ... 111

8.6.2.1. Setor 1 ... 112 8.6.2.2. Setor 2 ... 116 8.6.2.3. Setor 3 ... 117 8.6.2.4. Setor 4 ... 120 8.6.2.5. Setor 5 ... 121 8.6.2.6. Setor 6 ... 122 8.6.2.7. Setor 7 ... 125 8.7. PONTO 8 ... 126

8.8. PONTO 9 ... 131

(6)

8.9. PONTO 10 ... 132

9. PROJETO DE PAVIMENTAÇÃO ... 136

9.1. Considerações Básicas ... 136

9.2. Dimensionamento ... 136

9.3. Composição do Concreto Asfáltico ... 139

9.4. Granulometria dos Agregados ... 140

9.5. Filer Industrial ... 141

9.6. Bibliografia do Projeto de Pavimentação ... 142

10. PROJETO DE SINALIZAÇÃO ... 143

10.1. Objetivo ... 143

10.2. Características ... 143

10.3. Aplicação ... 145

10.4. Zonas de controle de tráfego ... 146

10.5. Sinalização vertical ... 147

10.6. Sinalização horizontal ... 148

10.7. Dispositivos de Canalização ... 150

10.8. Normatizações ... 151

11. QUADROS DE QUANTIDADES E MEMÓRIAS DE CÁLCULO ... 153

11.1. Quadro das Quantidades de Serviços ... 153

11.2. Quadros Resumos Das Distâncias De Transporte ... 170

11.3. Quadros Demonstrativos das Quantidades de Mobilização e Desmobilização do Canteiro de Obras 178 11.4. Memória de Cálculo das Quantidades... 203

12. ANEXOS ... 248

13. FISCALIZAÇÃO ... 251

(7)

(8)

1. APRESENTAÇÃO

Este volume 3 contempla a Memória Justificativa do Projeto Executivo de Engenharia para estabilização de taludes em 10 acidentes geotécnicos na rodovia BR-101/SP, trecho Divisa RJ/SP – Divisa SP/PR, referente ao Processo nº 50608.000858/2008-79.

O termo de referência do edital deste projeto apresenta a seguinte divisão para o relatório final:

Volume 1 – Relatório de Projeto e Documentos para concorrência; Volume 2 – Projeto de Execução; Volume 3 – Memória Justificativa; Volume 3A – Estudos Geotécnicos; Volume 3B – Notas de Serviço e Cálculo de Volumes; 3C – Relatório de Avaliação Ambiental – RAA; Volume 4 – Orçamento e Plano de Execução da Obra.

Por julgamento em acordo com a Superintendência Regional no Estado de São Paulo (SRESP) as discriminações dos volumes 3A e 3B, em tempo, foram modificadas para que se melhor enquadrem na realidade dos projetos de estabilização de encostas no âmbito destes projetos.

Sendo assim, o conjunto de documentos do referido Relatório Final do Projeto é o seguinte:

• Volume 1 – Relatório de Projeto e Documentos para Concorrência • Volume 2 – Projeto de Execução

• Volume 3 – Memória Justificativa

• Volume 3A – Estudos Geológicos e Geotécnicos • Volume 3B – Memória de Cálculo das Estruturas • Volume 3C – Relatório de Avaliação Ambiental – RAA • Volume 4 – Orçamento e Plano de Execução da Obra

Cabe ainda salientar que o relatório do Ponto 7 do km 27+300, constante neste contrato, a pedido da Superintendência no Estado de São Paulo, foi apresentado separadamente do restante dos pontos de instabilidade descritos no Termo de Referência do Processo nº 50608.000858/2008-79 devido a necessidade emergencial da obra.

(9)

Tabela 1.1 – Descrição e identificação dos pontos que são objeto de projeto de estabilização deste relatório, conforme contrato.

Ponto Localização (km) DESCRIÇÃO DO PROBLEMA

01 0+600 E Abatimento de Aterro com trincas (90 metros). 02 1+100 D/E Erosão de Aterro (20 metros), apenas avaliação. 03 4+700 E Erosão de Corte (80 metros).

04 5+600 E Erosão de Aterro (50 metros).

05 18+000 E/D Deslocamento de muro com levantamento da pista. 06 21+500 E Escorregamento de talude de corte.

08 31+100 E Abatimento de aterro c/trincas (cortina – 120 metros). 09 32+900 E Afundamento de pista/linha de bueiro.

10 33+800 E Abatimento de aterro c/trincas (100 metros).

Os estudos foram desenvolvidos pela Azambuja Engenharia e Geotecnia Ltda.

Os principais elementos e datas de referência do referido contrato são os seguintes:

• Circunscrição: SRESP

• Contrato nº: 08.1.0.00.00125/2010 • Data da Assinatura: 02/02/2010

• Data da publicação no DOU: 25/02/2010

• Objeto do contrato: Projeto Executivo de Engenharia para estabilização de taludes em 10 acidentes geotécnicos na rodovia BR-101/SP, trecho Divisa RJ/SP – Divisa SP/PR.

• Prazo de execução: 180 dias

• Data de ordem do início do serviço: 01/03/2010 • Data de paralisação: 01/04/2010

(10)

• Coordenador do projeto: Eduardo Azambuja CREA\RS: 79032-D • Período abrangência do relatório: 30 dias

Porto Alegre, abril de 2011.

Eng. Eduardo Azambuja

Coordenador Geral CREA\RS: 79032-D

(11)

(12)

(13)

(14)

2. ESTUDOS TOPOGRÁFICOS

Os serviços de campo executados nos estudos topográficos tiveram por objetivo avaliar as condições atuais dos terrenos dos pontos descritos anteriormente. De modo geral, buscou-se uma caracterização do relevo existente bem como o cadastro dos principais elementos interferentes nos acidentes geotécnicos.

Para tais levantamentos utilizou-se como equipamento a estação total com precisão de três casas decimais. Nos pontos com facilidade de acesso utilizou-se o prisma reflexivo. Já nos os pontos de difícil acesso foram feitas medições com laser.

Tomou-se como referência os marcos RN (Referência de Nível) homologados pelo IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística) descritos em coordenadas UTM. Sabe-se, portanto, que estes pontos de referência apresentam coordenadas E (este) e N (norte) não precisas, descrevendo coordenadas não georeferenciadas. Porém, foram tomadas, estas, como medida de referência porque os marcos geodésicos de coordenadas precisas encontram-se a longas distâncias dos locais a serem realizados os levantamentos topográficos.

De forma prioritária, foram cadastrados, quando existentes os seguintes elementos:

• Dispositivos de drenagem: bueiro, alas, caixa coletora, canaleta, sarjeta, rápido meia-cana, descida d’água em degraus, acúmulo d’água, caminho d’água e dreno horizontal profundo (DHP).

• Elementos do terreno natural: pé de talude, crista de talude, acesso local, limites de ruptura e erosão, limites de vegetação fechada, árvores de grande porte e regiões de matacão.

• Elementos do corpo estradal: eixo da rodovia, bordo direito, bordo esquerdo, defensas metálicas, meio-fio e placas de transito. Além de edificações e postes da rede de transmissão elétrica.

• Estruturas de contenção: muro de concreto, cortina atirantada, bolsacreto, erocamento e muro de gabião.

Foram geradas seções transversais nas posições mais representativas da declividade do terreno bem como dos acidentes geotécnico observados.

(15)

(16)

3. ESTUDO HIDROLÓGICO E HIDRÁULICOS

Os estudos hidrológicos têm como objetivo principal a caracterização dos aspectos regionais do ponto de vista hidroclimático e a avaliação das precipitações e intensidades máximas de chuva, de forma a fornecer subsídios para a definição de parâmetros que possibilitem a determinação da seção de vazão dos dispositivos de drenagem destinados a proteger o corpo estradal dos efeitos maléficos das águas pluviais.

A metodologia utilizada para o estudo hidrológico pautou-se nas recomendações constantes nas instruções de serviço – IS-203 Estudos Hidrológicos e nas publicações: “Manual de Hidrologia Básica para Estruturas de Drenagem”, (DNIT, 2005 – Publicação IPR 715), “Manual de Drenagem de Rodovias – IPR 724” (DNIT, 2006), e “Manual de Serviços de Consultoria para Estudos e Projetos Rodoviários”, volume 2.4.1.

Embora a IS-203 indica que em casos particulares, quando mantidas as obras-de-arte correntes não se aplica a metodologia constante nesta Instrução de Serviço, utilizou-se a metodologia, pois em alguns pontos, os problemas de instabilidade geotécnica estão vinculados a drenagens superficiais, subsuperficias ou bueiros existentes.

Para a definição dos elementos fisiográficos das bacias de contribuição, interceptadas pelo corpo estradal, foram utilizadas informações cartográficas do Instituto Brasileiro de Geografia e estatística (IBGE) encontradas na carta vetorizada de Piscinguaba, inspeções de campo, imagens de satélite, cadastramento e levantamento topográfico das obras existentes.

Com estes elementos foram determinadas as áreas de drenagem por planimetria, o comprimento do talvegue mais extenso e o desnível entre o ponto de interseção da rodovia com o talvegue e o ponto mais alto da bacia.

3.1. Critérios Gerais de Projeto 3.1.1. Chuvas de Projeto

(17)

Código Adicional E2-052R

Bacia ATLÂNTICO, TRECHO SUDESTE (8) Sub-bacia RIOS ITAPANHAÚ,ITANHAÉM E .... (80)

Rio -

Estado SÃO PAULO Município UBATUBA Responsável FCTH/DAEE-SP Operadora FCTH/DAEE-SP Latitude -23:26:0 Longitude -45:4:0 Altitude (m) 1 Área de Drenagem (km2) -

Figura 3.1 - : Mapa das estações pluviométricas com a estação utilizada para cálculo.

Para o presente estudo foi adotado um único posto pluviométrico como leitura da altura pluviométrica. A altura pluviométrica é definida como a espessura média da lâmina de água precipitada que recobriria a região atingida pela precipitação admitindo-se que essa água não se infiltrasse, não se evaporasse, nem se escoasse para fora dos limites da região. A unidade de medição habitual é o milímetro de chuva, definido como a quantidade de precipitação correspondente ao volume de 1 litro por metro quadrado de superfície.

Dos dados de chuva da série histórica da estação de Ubatuba obteve-se o Índice Pluviométrico Médio Anual no valor de 2.164,37mm. As precipitações médias mensais caracterizam uma distribuição de chuvas com maior concentração nas estações de primavera e verão, sendo o 1º trimestre como mais chuvoso e os meses de junho, julho e agosto como os menos chuvosos, conforme ilustram o quadro e o gráfico abaixo.

Tabela 3.1 - Precipitações máxima, mínima e média mensais e anual – Ubatuba/SP.

JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ TOTAL

Pmáx 642,60 838,70 736,90 436,00 358,50 247,90 355,80 305,40 250,10 344,00 388,40 601,40 MÉDIA Pmín 46,50 10,40 44,70 15,40 12,90 6,20 9,70 0,00 7,70 20,60 71,80 97,60 ANUAL

Pmédia 278,79 285,15 256,57 188,53 130,46 79,59 87,40 87,21 131,51 173,13 194,71 271,31 2.164,37

Fonte: ANA/DAEE-SP (período: 1946 – 1995)

(18)

Figura 3.2 - Precipitações máxima, mínima e média mensais e anual – Ubatuba/SP.

Com base nos dados da estação pluviométrica de Ubatuba/SP, temos a seguir o quadro com o registro número máximo, mínimo e médio de dias de chuva por mês e total anual, para o período de 1946 a 1995.

Tabela 3.2 - Dias de Chuva máxima, mínima e média mensais e anual – Ubatuba/SP.

JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ TOTAL

Máx. Dias 29 26 26 27 27 26 27 22 24 23 25 25

Mín. Dias 6 1 6 5 1 2 3 0 6 9 8 11 ANUAL

Méd. Dias 17 14 16 14 11 9 9 10 13 16 16 18 163

Fonte: ANA/DAEE-SP (período: 1946 – 1995)

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Figura 3.3 - Dias de Chuva máxima, mínima e média mensais e anual – Ubatuba/SP.

A partir dos dados de chuvas diárias máximas anuais, efetuou-se a análise de freqüência dos eventos hidrológicos máximos de projetos, pela utilização do Método de Gumbel. Apresenta-se, na planilha de dados de precipitação e no gráfico a seguir, os valores das precipitações máximas de um dia de duração, plotados no papel de probabilidade, juntamente com a reta representativa da função determinada pela metodologia.

Do processamento estatístico obtiveram-se as seguintes chuvas de um dia para os seguintes tempos de retorno indicados:

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0 50 100 150 200 250 300 350 400 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 VALORES DE Y P R E C IP IT A Ç Ã O ( m m ) GUMBEL REAL Linear (GUMBEL) GRÁFICO DE GUMBEL

Posto Pluviométrico de Ubatuba/SP Período: 1946 -1995

1,01 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 10 20 30 40 50 100 200 300 400 500 1000

PERÍODO DE RECORRÊNCIA (ANOS)15 25

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Valores Observados PROB. (%) Período Retorno (ANOS) N ANO PRECIPITAÇÃO REAL GUMBEL REAL GUMBEL

1 1988 2 77,50 0,021 0,037 47,000 26,726 2 1971 2 64,20 0,043 0,049 23,500 20,340 3 1965 2 47,50 0,064 0,069 15,667 14,476 4 1970 2 44,50 0,085 0,073 11,750 13,624 5 1969 2 37,60 0,106 0,084 9,400 11,856 6 1962 2 31,20 0,128 0,096 7,833 10,431 7 1992 2 18,30 0,149 0,124 6,714 8,080 8 1960 2 08,10 0,170 0,151 5,875 6,624 9 1987 1 89,00 0,191 0,217 5,222 4,612 10 1959 1 87,10 0,213 0,225 4,700 4,453 11 1985 1 86,20 0,234 0,228 4,273 4,380 12 1994 1 80,40 0,255 0,254 3,917 3,941 13 1986 1 73,30 0,277 0,288 3,615 3,471 14 1950 1 71,60 0,298 0,297 3,357 3,369 15 1967 1 70,50 0,319 0,303 3,133 3,305 16 1973 1 68,30 0,340 0,314 2,938 3,181 17 1952 1 67,20 0,362 0,320 2,765 3,122 18 1974 1 59,20 0,383 0,367 2,611 2,727 19 1979 1 57,80 0,404 0,375 2,474 2,665 20 1966 1 55,90 0,426 0,387 2,350 2,583 21 1982 1 50,40 0,447 0,423 2,238 2,366 22 1961 1 40,70 0,468 0,490 2,136 2,040 23 1947 1 34,70 0,489 0,534 2,043 1,872 24 1977 1 26,40 0,511 0,597 1,958 1,674 25 1993 1 26,40 0,532 0,597 1,880 1,674 26 1955 1 24,40 0,553 0,613 1,808 1,632 27 1976 1 21,20 0,574 0,637 1,741 1,569 28 1956 1 19,70 0,596 0,649 1,679 1,541 29 1948 1 19,20 0,617 0,653 1,621 1,532 30 1957 1 17,80 0,638 0,664 1,567 1,507 31 1981 1 17,70 0,660 0,664 1,516 1,505 32 1958 1 15,50 0,681 0,681 1,469 1,468 33 1953 1 13,40 0,702 0,697 1,424 1,434 34 1954 1 08,60 0,723 0,733 1,382 1,364 35 1975 1 05,70 0,745 0,754 1,343 1,326 36 1964 1 04,30 0,766 0,764 1,306 1,308 37 1946 98,40 0,787 0,805 1,270 1,242 38 1972 95,20 0,809 0,826 1,237 1,210 39 1984 91,70 0,830 0,848 1,205 1,179 40 1983 88,40 0,851 0,867 1,175 1,153 41 1978 83,60 0,872 0,893 1,146 1,120 42 1963 81,60 0,894 0,903 1,119 1,108 43 1949 81,40 0,915 0,904 1,093 1,107 44 1980 81,40 0,936 0,904 1,068 1,107 45 1968 79,00 0,957 0,915 1,044 1,093 46 1995 67,30 0,979 0,957 1,022 1,045

SOMATÓRIO _{6789 ,5000} NÚMERO DADOS ₄₆

P REC. MÉDIA 147 ,5978 DESVIO 54,8836

(22)

3.1.2. Determinação da Intensidade de Chuva

Para obtenção das intensidades de chuvas de curta duração, em função de diversos tempos de recorrência, aplicaram-se procedimentos a seguir descritos:

• Primeiramente transformou-se as chuvas de 1 dia, para diferentes tempos de recorrência (T), em uma chuva de 24 horas, através da relação: P(24h:T) / P(1 dia:T) = 1,13.

• Através do valor da chuva de 24 horas, para um dado T, é possível determinar as chuvas de mais curta duração através de relações médias entre precipitações de diferentes durações, definidos por um estudo de chuvas intensas, efetuados pelo DNOS.

Tabela 3.3 - Relação de chuvas de diferentes durações. Relação de Chuvas de

Diferentes Durações Valor Médio Obtido pelo DNOS Relação de Chuvas de Diferentes Durações Valor Médio Obtido pelo DNOS

5 min / 30 min 0,34 1 h / 24 h 0,42 10 min / 30 min 0,54 6 h / 24 h 0,72 15min / 30min 0,70 8 h / 24 h 0,78 20 min / 30min 0,81 10 h / 24 h 0,82 25 min / 30 min 0,91 12 h / 24 h 0,85 30 min / 1 h 0,74

Curvas de Intensidade - Duração - Recorrência Posto Pluviométrico de Ubatuba/SP

Período: 1946 -1995 0 50 100 150 200 250 300 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Duração (min) In te n si d ad e (m m /h ) 1 5 15 25 50

(23)

Posto Pluviométrico de Ubatuba/SP Período: 1946 -1995 0 50 100 150 200 250 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Duração (min) P re ci p it aç ão ( m m ) 5 15 25 50

Figura 3.7 - Curvas de precipitação – duração – tempo de recorrência.

3.1.3. Período de Retorno

O intervalo de tempo para que uma dada chuva de intensidade e duração definidas seja igualada ou superada é denominado período de retorno ou tempo de recorrência.

Os tempos de recorrência adotados são os preconizados pelas instruções do Manual de Hidrologia Básica do DNIT (2005). Estes tempos estão apresentados na

Tabela 3.4.

Tabela 3.4 - Relação de chuvas de diferentes durações.

OBRAS TR ADOTADO FUNCIONAMENTO

Drenagem profunda e subsuperficial 10 anos

Dispositivos de drenagem superficial 5 anos Canal

Bueiros tubulares e Celulares 15 anos Canal

Verificação de Bueiros tubulares e Celulares 25 anos Orifício

(24)

3.1.4. Determinação do Tempo de Concentração

O tempo de concentração necessário para que a partir do início de uma chuva, todos os pontos da bacia de drenagem passem a contribuir para uma dada seção é denominado Tempo de Concentração, este é calculado pela fórmula de R.Peltier / J.L. Bonnenfant, método indicado para pequenas bacias (menores que 4km²) através da expressão:

TC = T1 + T2

Onde:

T1: tempo de escoamento em min, tabelados em função da cobertura vegetal e da declividade do talvegue.

T2: é definido pela expressão: T2 = 1/ß2 x T’2

1/ß2: correção da cobertura vegetal (tabelado). Para região montanhosa 1/ß2 = 1,33;

T’2: é a relação entre a forma, a declividade e a área da bacia;

coef. de forma (α): coeficiente de forma da bacia, dado pela relação entre o comprimento do talvegue e a área da bacia, definido pela expressão:

α = L / A1/2 Onde:

α: coeficiente de forma da bacia; L: comprimento do talvegue (hm); A: área da bacia (ha).

De acordo com a IS-203 do DNIT “Para as obras de drenagem superficial

será adotado o tempo de concentração igual a 5 minutos”.

3.1.5. Determinação das Vazões

O cálculo das vazões de projeto depende diretamente da dimensão da bacia de contribuição e foi processado de acordo com os seguintes critérios:

a) Bacias com áreas até 10 km2: Método Racional

(25)

fórmula:

Q = 0,0028 x C x I x A (para bacias até 4km²) Onde:

Q = vazão (m3/s)

C = coeficiente de deflúvio (R.Peltier/J.L.Bonnenfant ou Baptista Gariglio/José Paulo Ferrari)

I = intensidade de precipitação calculada (mm/h)

A = área da bacia contribuinte (ha)

Os valores de chuva são extraídos do gráfico altura-duração-frequência, com a duração igual ao tempo de concentração da bacia.

A determinação do volume de excesso de chuva resultante de uma precipitação uniforme sobre a bacia é feita levando em conta o complexo solo-cobertura vegetal.

O coeficiente de escoamento superficial “C” relaciona o volume precipitado com o volume efetivamente escoado, considerando-se as características da região, como topografia, geologia e ocupação do solo.

A seguir serão apresentados em sequência os estudos hidrológicos específicos de cada ponto, definindo assim, as bacias hidrográficas de contribuição, coeficiente de escoamento, vazões e dimensionamentos hidráulicos.

3.2. Estudos Hidrológicos e Hidráulicos Específicos 3.2.1. Ponto 1

No ponto 1 os estudos hidrológicos tem o objetivo de realizar a verificação hidráulica dos dispositivos de drenagem superficial existentes na rodovia BR-101 – Rodovia Rio – Santos, situada próxima a divisa dos estados de São Paulo e Rio de Janeiro.

a) Definição da Bacia Hidrográfica de Contribuição

(26)

Figura 3.8 - Definição da área da bacia de contribuição.

Para a bacia acima representada, subdividida em duas sub-bacias para análise da capacidade das sarjetas a partir do divisor, foram levantadas as seguintes características:

Bacia hidrográfica do Ponto 1:

• Localização do acidente: BR-101, km 0+600; • Área da bacia: 1,4 ha ou 0,014 km²

• Comprimento: 1.000 m;

• Desnível: aproximadamente 60 m; • Declividade média: 0,06 m/m.

b) Determinação do Coeficiente de Escoamento (c)

O coeficiente de escoamento superficial “C” relaciona o volume precipitado com o volume efetivamente escoado, considerando-se as características da região, como topografia geologia e ocupação do solo.

No caso do ponto 1 determinou-se o valor a ser utilizado para coeficiente “C” igual a 0,85, referente ao escoamento, basicamente, sobre a plataforma pavimentada da rodovia, com baixa permeabilidade.

(27)

c) Determinação das Vazões

O cálculo das vazões de projeto foi processado de acordo com os seguintes critérios:

• Bacias com áreas até 10 km²: Método Racional

• Bacias com áreas superiores a 10 km²: Método do Hidrograma Unitário Triangular.

Para estas bacias, obteve-se uma área inferior a 10km² correspondendo, então, a utilização Método Racional para o cálculo das vazões.

Para o cálculo das vazões da bacia objeto do presente relatório, através do método racional com adoção dos coeficientes de deflúvio e tempo de concentração de Peltier/Bonnenfant, seguimos os seguintes dados físicos e geomorfológicos:

• Região montanhosa; • Área da bacia (A): 1,41 ha;

• Comprimento Talvegue (L): 1.000m; • Declividade efetiva (i): 0,06 m/m;

• Tempo de Recorrência (TR): 5 e 10 anos; • Coef. de deflúvio (C): 0,85.

I. Método Racional:

Q = 0,0028 x C x I x A (para bacias até 4km²)

II. Cálculo do Tc:

(28)

III. Determinação da intensidade de chuva: Pelos gráficos de IxDxF:

• Para TR = 5 anos: I5 = 314 mm/h;

IV. Determinação da vazão da bacia: • Q = 0,0028 x C x I x A

• Para TR = 5 anos:

Q5 = 1,05 m³/s;

Q5 = 1,27 m³/s;

d) Dimensionamento hidráulico da sarjeta/valeta

Para a vazão calculada de 1,05 m³/s (TR de 5 anos), a descida d’água que consta no Volume 2 do projeto executivo é atendida, sendo compatível com bueiro de diâmetro de 1,00m.

3.2.2. Ponto 3

No ponto 3 os estudos hidrológicos tem o objetivo de realizar a verificação hidráulica dos dispositivos de drenagem superficial existentes na rodovia BR-101 – Rodovia Rio – Santos, situada próxima ao balneário de Cambury, município de Ubatuba.

(29)

Para a bacia acima representada, foram levantadas as seguintes características:

• Localização do acidente: BR-101, km; • Área da bacia: 0,5 ha ou 0,005 km² • Comprimento: 100 m;

• Desnível: aproximadamente 12 m; • Declividade média: 0,12 m/m.

b) Determinação do Coeficiente de Escoamento (c)

No caso do ponto 3 determinou-se o valor a ser utilizado para coeficiente “C” igual a 0,70, referente a pequena bacia de solo e rocha com vegetação rala e de baixa permeabilidade.

(30)

• Bacias com áreas até 10 km²: Método Racional

• Bacias com áreas superiores a 10 km²: Método do Hidrograma Unitário Triangular.

Para estas bacias, obteve-se uma área inferior a 10km² correspondendo, então, a utilização Método Racional para o cálculo das vazões.

• Região montanhosa; • Área da bacia (A): 0,70 ha;

• Comprimento Talvegue (L): 100m; • Declividade efetiva (i): 0,12 m/m;

• Tempo de Recorrência (TR): 5 e 10 anos; • Coef. de deflúvio (C): 0,70.

V. Método Racional:

VI. Cálculo do Tc:

Por tratar-se da verificação hidráulica de dispositivos de drenagem superficial e de uma bacia de pequena dimensão, adotou-se o tempo de concentração mínimo de 5 minutos.

VII. Determinação da intensidade de chuva: Pelos gráficos de IxDxF:

(31)

VIII. Determinação da vazão da bacia: • Q = 0,0028 x C x I x A • Para TR = 5 anos: Q5 = 0,30 m³/s; • Para TR = 10 anos: Q10 = 0,37 m³/s;

Para a vazão dimensionada de 0,3 m³/s (TR de 5 anos), projetou-se uma sarjeta constante no Volume 2 do projeto, revestido em concreto, com vazão máxima de 0,8 m³/s.

3.2.3. Ponto 5

No ponto 5 os estudos hidrológicos tem o objetivo de realizar a quantificação hidráulica dos dispositivos de drenagem subhorizontais profundos da obra de contenção existente neste ponto da rodovia BR-101 – Rodovia Rio – Santos, situada próxima ao balneário de Cambury, município de Ubatuba, bem como a influência da meia pista do pavimento existente, de modo a elaborar o dimensionamento da sarjeta situada neste trecho e dos novos drenos que serão instalados.

a) Definição dos dispositivos e da área de Contribuição

Para análise da capacidade e o conseqüente dimensionamento das sarjetas, considerou-se, neste primeiro momento, a contribuição da vazão de escoamento superficial da meia pista da rodovia, que possuem as seguintes características:

Bacia hidrográfica do Ponto 5:

a) Localização do acidente: BR-101, km 18+000;

b) Área da bacia (meia pista): 0,052 ha ou 0,00052 km² c) Comprimento: 130 m;

(32)

b) Determinação das Vazões

A determinação da vazão de contribuição dos DHP’s da obra de contenção existente foi calculado por meio de Hazen-Willians, que segue:

Sendo o coeficiente de rugosidade adotado igual a 140, o diâmetro do DHP existente igual a 50mm e a declividade do mesmo igual a aproximadamente 1%, temos desta forma:

Adotando 130 metros de extensão da solução, tendo a cada 4 metros um DHP e admitindo que 50% dos dispositivos contribuirão para a vazão em um dos sentidos (à meia cota longitudinal, há um divisor de águas), a vazão parcial da sarjeta proveniente da contribuição dos DHP’s será:

O cálculo das vazões de projeto foi acrescido, de acordo com os seguintes critérios abaixo, da pequena bacia considerada proveniente da contribuição da meia pista do pavimento à vazão:

a) Bacias com áreas até 10 km²: Método Racional

b) Bacias com áreas superiores a 10 km²: Método do Hidrograma Unitário Triangular.

Para esta bacia, obteve-se portanto uma área inferior a 10km² correspondendo, então, a utilização Método Racional para o cálculo das vazões.

(33)

d) Declividade efetiva (i): 0,01 m/m;

e) Tempo de Recorrência (TR): 5 e 10 anos; f) Coef. de deflúvio (C): 0,85.

IX. Método Racional:

X. Cálculo do Tc:

Por tratar-se da verificação hidráulica de dispositivos de drenagem superficial e de uma bacia de pequena dimensão, adotou-se o tempo de concentração mínimo de 5 minutos.

XI. Determinação da intensidade de chuva: Pelos gráficos de IxDxF:

• Para TR = 10 anos: I10 = 380 mm/h;

XII. Determinação da vazão da bacia: • Q = 0,0028 x C x I x A

Q5 = 0,20 m³/s;

Q10 = 0,23 m³/s;

c) Dimensionamento hidráulico da sarjeta/valeta

(34)

3.2.4. Ponto 6

No ponto 6 os estudos hidrológicos tem o objetivo de realizar a verificação hidráulica dos dispositivos de drenagem superficial existentes neste local.

A área da bacia hidrográfica foi demarcada pela carta vetorizada de Piscinguaba fornecida pelo Instituto Brasileiro de Geografia e estatística (IBGE), conforme ilustra a imagem a seguir.

RN1979-A

P6

sub-bacia - 1

sub-bacia - 2

Para a bacia acima representada, subdividida em duas sub-bacias para análise da capacidade das sarjetas a partir do divisor, foram levantadas as seguintes características:

• Localização do acidente: BR-101, km 21+500;

(35)

No caso do ponto 6 determinou-se o valor a ser utilizado para coeficiente “C” de escoamento considerando que trata-se de uma região montanhosa, de vegetação densa e média permeabilidade do solo (ver Figura 3.11 05) com C1=0,5. Utilizando estes valores definidos pelo Eng.Gariglio/Ferrari e considerando que em 26% da área da bacia apresenta vegetação rala de média permeabilidade com C2=0,6, pode-se definir um coeficiente de escoamento equivalente ponderado onde C=0,52.

RN1979-A

P6

sub-bacia - 1

sub-bacia - 2

Figura 3.11 - Definição do coeficiente de escoamento através da visualização da área da bacia de contribuição do Ponto 6.

c) Bacias com áreas até 10 km²: Método Racional

d) Bacias com áreas superiores a 10 km²: Método do Hidrograma Unitário Triangular.

(36)

• Região montanhosa;

• Área da bacia (A): sb1: 9,6 ha / sb2: 5,1 ha;

• Comprimento Talvegue (L): sb1: 596 m / sb2: 495m; • Declividade efetiva (i): sb1: 0,33 m/m / sb2: 0,40 m/m; • Tempo de Recorrência (TR): 5 anos;

• Coef. de deflúvio (C): 0,52.

XIII. Método Racional:

XIV. Cálculo do Tc (por Peltier/Bonnenfant – para bacias até 4,0km²): • Tc = T1 + T2;

• T1 (função da declividade do talvegue e tipo de região): T1 = 5,0min

(tabelado); • T2 = 1/ß2 x T’2;

• α: coeficiente de forma:

α = L / A1/2

• L: comprimento do talvegue (hm); • A: área da bacia (ha).

Sb1: α = 5,96 / (9,6)1/2_{= 1,9 (bacia intermediária, nem}

arredondada e nem alongada).

Sb2: α = 4,95 / (5,1)1/2 = 2,2 (bacia intermediária, nem arredondada e nem alongada).

• 1/ß2 (região montanhosa) = 1,33 (tabelado);

• T’2 (função da declividade do talvegue, do coef. de forma (α) e da área da

bacia): para sb1 e sb2: T’2 = 4,0 (tabelado);

(37)

XV. Determinação da intensidade de chuva: Pelos gráficos de IxDxF:

XVI. Determinação da vazão da bacia: • Q = 0,0028 x C x I x A

Para sb1: Q5 = 3,22 m³/s;

Para sb2: Q5 = 1,71 m³/s;

Para a vazão dimensionada de 3,22 m³/s para a sub-bacia 1, dimensionou-se uma sarjeta trapezoidal com base de 0,5m, altura de 0,6m,revestido em concreto. Para a sub-base 2, com vazão de 1,71m³/s, a sarjeta pode ter dimensões menores 0,4m, altura de 0,5m, também revestido em concreto. Porém para conformação do segmento deve-se manter as dimensões maiores.

3.2.5. Ponto 8