Estudo do Sistema de Drenagem para Transposição de Talvegue por Bueiros na BR-324/BA, na Região de Porto Seco Pirajá

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Estudo do Sistema de Drenagem para Transposição de Talvegue por Bueiros na BR-324/BA, na Região de Porto Seco Pirajá
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GUERREIRO, Eginaldo Alves [1]

LÍCIO, Fernando Gama [2]

TEODORO, Roberto Leal [3]

ALMEIDA, Patrícia [4]

GUERREIRO, Eginaldo Alves; et.al. Estudo do Sistema de Drenagem para Transposição de Talvegue por Bueiros na BR-324/BA, na Região de Porto Seco Pirajá. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Edição 08. Ano 02, Vol. 01. pp 73-87, Novembro de 2017. ISSN:2448-0959

RESUMO

Nas últimas décadas a ocupação desordenada na região de Porto Seco Pirajá, em Salvador – BA tem comprometido o sistema de drenagem do trecho da BR-324 que corta o bairro, através da impermeabilização do solo.  Nesse contexto, este trabalho apresenta um estudo de caso da transposição de talvegue localizado na Rodovia BR-324/BA na altura do KM 619+450, cuja bacia hidrográfica de aproximadamente 100ha sofreu algumas mudanças em suas características físicas, devido impermeabilização, modificando a vazão d’água do talvegue. Após estudos hidrológicos a solução adotada foi um bueiro de 1,8m de diâmetro, sendo projetada também um segundo bueiro a ser implantado conforme aumento no volume de chuvas. Através desse estudo é possível ter melhor entendimento do processo de dimensionamento hidráulico e implantação de bueiros.

Palavras-Chaves: Transposição de Talvegue, Bueiro, Estudos Hidrológicos.

1. INTRODUÇÃO

O crescimento acelerado da população urbana, aliado a falta de políticas habitacionais, tem causado o aumento do o uso e ocupação desordenada do solo. Essas alterações modificam as condições naturais de infiltração do solo, aumentando a impermeabilização e a velocidade de escoamento das águas pluviais, reduzindo o tempo de concentração na bacia hidrográfica (SANTOS, 2017).

Diante dessa problemática, surge a importância de projetar dispositivos de drenagem capazes de escoar toda a vazão das águas pluviais. Para isso, é necessário o desenvolvimento de um estudo hidrológico com o objetivo de coletar informações para determinação das vazões de projeto e através de um sistema de drenagem garantir a segurança do corpo estradal, do meio ambiente e usuários (JABÔR, 2017).

Segundo Jabôr (2017), esses estudos hidrológicos consistem no levantamento de dados e informações que permitam a caracterização climática e geomorfológica da bacia. Como por exemplo, informações cartográficas para caracterização morfométrica, análise de dados pluviométricos para definição do modelo de chuvas representativas, ou ainda visitas in-loco a fim de obter informações junto aos residentes sobre o caminho das águas, cheias e outras ocorrências relevantes.

Feito os estudos, deverão ser iniciados os projetos de drenagem, o tipo de solução a ser adotada na transposição de talvegue, que é o caso em estudo, depende de muitos fatores, entre eles pode-se destacar a possibilidade de execução. No caso de rodovias importantes em condições normais de operação a execução destrutiva de dispositivos de drenagem se tornam muito onerosa. Nesse caso, pode ser adotado um método não destrutivo para a execução da transposição que consiste na construção ou recuperação de estruturas subterrâneas com mínima ruptura da via e menor influência no sistema viário.

No caso em estudo, a bacia hidrográfica localizada nas proximidades do bairro Porto Seco Pirajá em Salvador apresenta vazões de águas pluviais bem maiores que as capacidades da maior parte dos bueiros instalados, resultando em alagamentos generalizados nas áreas baixas em períodos de chuvas intensas. Comparando a bacia no ano de 1976 e o nos dias atuais, a ocupação das áreas vizinhas da rodovia BR-324 cresceu e as grandes áreas de detenções de enchentes que existiam foram aterradas para implantação de empreendimentos comerciais múltiplos.

Nesse contexto, o objetivo deste estudo é caracterizar o problema de drenagem existente, através da análise dos bueiros que atualmente realizam a transposição do talvegue na rodovia; apresentar as principais contribuições do estudo hidrológico na determinação das vazões usadas no projeto de dispositivos adicionais feito pela concessionária da BR-324. Além disso, mostrar a execução das soluções em drenagem adotadas.

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

De acordo com Jabôr (2017), drenagem é a ciência que tem por objetivo remover ou impedir o excesso das águas superficiais e profundas através de um Sistema de Drenagem eficiente, fazendo assim a proteção da região. O Sistema de Drenagem de rodovias é composto por uma relação de dispositivos, tais como:

  • Obras de arte corrente;
  • Obras de arte especiais;
  • Valetas de proteção de corte e aterro;
  • Mureta de proteção de corte em rocha;
  • Sarjetas de corte e aterro;
  • Saídas de corte e aterro;
  • Saídas d’água de corte;
  • Entradas d’água em aterro/saídas d’águas em aterro;
  • Descidas d’água de corte e aterro;
  • Soleiras de dispersão/dissipadores de energia;
  • Caixas coletoras;
  • Sarjetas de banqueta de corte aterro;
  • Dreno profundo longitudinal;
  • Dreno transversal;
  • Dreno espinha de peixe;
  • Colchão drenante;

A drenagem de rodovias tem como função principal captar e conduzir a água que atinge o corpo estradal, para que não afete a segurança e durabilidade da via. Essas águas originam-se de bacias hidrográficas que por meio da topografia do terreno são conduzidas em direção à rodovia. Logo, é necessário que seja feita a transposição dos talvegues que cruzam as rodovias através de bueiros, pontilhões ou pontes (DNIT, 2016).

Os bueiros são elementos responsáveis pela passagem das águas longitudinais e perpendiculares ao leito carroçável à rodovia, esses são compostos por corpo e boca. O corpo está localizado sob os cortes e aterros, já as bocas são responsáveis pela captação das águas lançadas à montante e à jusante (DNIT, 2006).

Assim os bueiros podem ser considerados (DER/PR, 2005):

  • Bueiros de Greide – dispositivos que captam água das caixas coletoras. São empregados para fazer a transposição das águas provenientes dos dispositivos de drenagem superficial.
  • Bueiros de Grota: São bueiros que ficam localizados no fundo dos talvegues e garantem a transposição do fluxo d’água de um lado para outro da rodovia.

A figura 1 apresenta exemplos de ambos os tipos de bueiros:

Figura 1: Bueiros de greide e grota. Fonte: DNIT (2006)
Figura 1: Bueiros de greide e grota. Fonte: DNIT (2006)

De acordo com o Departamento Nacional de Infraestrutura Rodoviária (DNIT), os bueiros são classificados em quatros classes:

  1. Quanto à forma da seção, podem ser tubulares (seção circular), celulares (seção retangular ou quadrada) e especiais (elipsoidal ou oval).
  2. Quanto ao número de linhas, podem ser implantados com linha singular ou múltipla (duplo ou triplo).
  3. Quanto aos materiais, podem ser de concreto simples, concre0to armado, chapa metálica corrugada ou polietileno de alta densidade (PEAD), além do plástico reforçado de fibra de vidro (PRFV).
  4. Quanto à esconsidade podem ser normais, quando o eixo do bueiro é ortogonal ao eixo da rodovia; ou esconsos, quando o eixo longitudinal do bueiro faz um ângulo diferente de zero com a normal ao eixo da rodovia.

Em relação ao processo construtivo dos bueiros, há duas formas de executá-los, pelo o Método Convencional e pelo Método Não Destrutivo. O Método Não Destrutivo consiste na execução de um bueiro instalado sem necessidade de abertura do corpo do aterro, o que não causa transtorno ao tráfego. Este método é indicado em rodovias com alto volume de tráfego, nas regiões onde o aterro seja maior que 6,00m, nas áreas urbanas para implantação de rede pluvial, entre outros. (JABÔR, 2017). De acordo com a Associação Brasileira de Tecnologia Não Destrutiva – ABRATT, este método é utilizado na construção de novas redes, na reabilitação e recuperação de redes existentes, onde não há interrupção do tráfego, nem interferências no entorno da obra.

Figura 2 - Método Não Destrutivo. Fonte: ABRATT (2017)
Figura 2 – Método Não Destrutivo. Fonte: ABRATT (2017)

2. METODOLOGIA

O presente trabalho é caracterizado como pesquisa bibliográfica, seguida de um estudo de caso realizado em uma bacia de aproximadamente 100ha, bem como no sistema de drenagem da via que intercepta a bacia. A mesma trata-se da BR-324/BA, rodovia que liga as cidades de Salvador e Feira de Santana, mais precisamente na região de Porto Seco- Pirajá KM 619+450.

Este estudo visa apresentar os principais resultados contidos no Diagnóstico da Macrodrenagem da Rodovia BR-324, cedido pela concessionária da rodovia, enfocando o caso da região de Porto Seco em Salvador, onde foi implantando um sistema de macrodrenagem para resolver os alagamentos generalizados nas áreas baixas em períodos de chuvas intensas.

3. ESTUDO DE CASO

O estudo de caso foi realizado na BR-324/BA, uma rodovia federal brasileira que interliga o entroncamento rodoviário em Feira de Santana à Salvador, a mesma também é conhecida como Rodovia Engenheiro Vasco Filho.

Figura 3 - Bacia hidrográfica. Fonte: VIABAHIA (2016)
Figura 3 – Bacia hidrográfica. Fonte: VIABAHIA (2016)

A rodovia possui um sistema de drenagem, no entorno do km 619+450, responsável por drenar as águas originadas de uma bacia hidrográfica a montante. A Figura 3 delimita a bacia e todo o percurso das águas pluviais até o lançamento na Enseada do Cobre e dos Tainheiros no Bairro Ribeira. A cartografia foi realizada com base no SICAR/RMS – Sistema Cartográfico da Região Metropolitana de Salvador (1995).

No local em estudo foram identificados algumas tubulações e galerias com o objetivo de drenar as águas pluviais, porém ineficazes devido ao aumento do volume de chuvas e ao crescimento da impermeabilização do solo através da ocupação indevida. O sistema de obra de arte corrente do local é composto por:

  1. Tubulação dupla antiga de 600mm, a qual se trata da versão original da drenagem da rodovia neste local. Este dispositivo apresentara problemas estruturais, razão pela qual foi desativado;
  2. Tubulação de aço corrugado de diâmetro de 2400mm no sentido de jusante para montante;
  3. Uma tubulação dupla de diâmetros de 600mm e uma tubulação simples de diâmetro de 900 mm, ambas executadas por processo não destrutivo do aterro da rodovia e com utilização de tubos de polietileno de alta densidade (PEAD), no entanto estes bueiros apenas auxiliam a drenagem do local, pois ambas foram executadas em caráter emergencial;
  4. Uma galeria a jusante de 3,10m de largura e 2,60m de altura, a qual dá sequência ao escoamento das águas provenientes da bacia.

3.1 ESTUDOS HIDROLÓGICOS

Para a determinação da vazão afluente ao bueiro, foi realizado, pela Concessionária VIABAHIA, um estudo hidrológico da região da bacia. No qual foi considerado um período de retorno de 25 anos e bacia hidrográfica na seção de montante do bueiro com área de 101,6 ha. A seguir é mostrado quais itens foram analisados.

3.1.1 Tempo de Concentração

Para o cálculo do tempo de concentração foram analisadas características do talvegue principal e estimou-se que ele seria de 30 minutos.

3.1.2 Cálculo de vazões

No cálculo de vazões utilizou-se o método de hidrograma unitário triangular sintético (HUST). Devido às dimensões da bacia, foram considerados com mais destaques: a variação da intensidade da chuva no tempo, os efeitos de retenções e amortecimentos ao longo do percurso em análise, e a infiltração da chuva do solo. Nos cálculos existem três etapas, sendo: definição da chuva de projeto, definição da chuva excedente, e transformação para o hidrograma definitivo.

3.1.3 Definição da chuva

Foi definida a partir dos dados de chuvas extraído da publicação “Chuvas Intensas no Brasil”, relacionado ao posto pluviográfico de Salvador. Assim foi obtido uma altura pluviométrica para chuvas com tempo de recorrência de 25 anos e 24 horas de 191,1mm.

3.1.4 Definição da Chuva Excedente

Utilizou-se para o cálculo da precipitação efetiva o método do SCS, Soil Conservation Service, descrita no documento “Urban hidrology for small watersheds”, do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos.

3.1.5 Definição do Hidrograma Definitivo a Partir da Chuva Excedente

Para o cálculo da vazão afluente foi usado o método do hidrograma unitário sintético triangular. Depois foi elaborado o traçado do hidrograma curvilíneo (Gráfico 1) com os dados obtidos do hidrograma unitário triangular.

Gráfico 1 - Hidrograma Unitário Sintético Triangular e Curvilíneo. Fonte: VIABAHIA (2016)
Gráfico 1 – Hidrograma Unitário Sintético Triangular e Curvilíneo. Fonte: VIABAHIA (2016)

A partir dos dados obtidos acerca da chuva efetiva e dos dados das ordenadas do hidrograma curvilíneo para o tempo, é possível ter os hidrogramas para diferentes valores de precipitações efetivas no tempo. Assim com as análises desse hidrograma é definido no Gráfico 2 a vazão de pico estimada em 21,6 m³/s.

Gráfico 2 - Vazão de Pico. Fonte: VIABAHIA (2016)
Gráfico 2 – Vazão de Pico. Fonte: VIABAHIA (2016)

Entre as premissas adotadas no dimensionamento da solução em drenagem, não foram consideradas detenções de fluxo pluvial nos dispositivos de drenagem existentes. O que significa dizer que a as vazões reais na transposição do talvegue são inferiores às dimensionadas, a favor da segurança.

Devido a impossibilidade de interferências destrutivas na rodovia, a empresa optou pela utilização de dois bueiros executados por método não destrutivo. Um bueiro com diâmetro de 1,8m com declividade longitudinal de 0,0093mm, comprimento de 107,64m e espessura da chapa de 3,90mm. E um segundo bueiro de diâmetro de 1,6m com características semelhantes ao bueiro anterior, sendo este construído em uma segunda etapa de obras, pois se entendeu que apenas a construção da linha de diâmetro de 1,8m em uma primeira etapa já representa um ganho expressivo nas condições operacionais do sistema de drenagem em análise. Todavia, a concessionária deve monitorar os resultados dos processos de enchentes em períodos de chuvas intensas para avaliação da necessidade da construção da segunda linha de diâmetro de 1,6m.

A Figura 4 apresenta a disposição do sistema de Drenagem composto pela tubulação existente e a projetada. O qual prevê no trecho inicial a utilização de tubulação de diâmetro de 1,8m, compatível com o diâmetro da tubulação de montante da travessia do bueiro da etapa imediata de obras. Depois da caixa de recepção do bueiro de diâmetro de 1,6m de segunda etapa de obras, o diâmetro da tubulação passa para 2,4m aproveitando as chapas adquiridas pela VIABAHIA para a construção do bueiro que seria construído originalmente.

Figura 4 – Esquematização do Sistema de Drenagem. Fonte: VIABAHIA (2016)
Figura 4 – Esquematização do Sistema de Drenagem. Fonte: VIABAHIA (2016)

3.2 Implantação da Solução Adotada

A seguir são mostradas as etapas para construção da fase imediata, o bueiro tubular metálico ARMCO ϕ=1,8m.

Primeiramente, foi feito um poço de trabalho utilizando ARMCO ϕ=1,8m com o objetivo de dar acesso aos colaboradores que iniciaram a escavação para implantação do bueiro.

Figura 5 - Poço de trabalho. Fonte: VIABAHIA (2016)
Figura 5 – Poço de trabalho. Fonte: VIABAHIA (2016)

Após locado o poço de trabalho, foi iniciada a escavação manual com diâmetro semelhante ao da circunferência externa do tubo PEAD. Em seguida foi montado o primeiro anel, executado com a injeção de argamassa de preenchimento dos vazios existentes entre a chapa do anel e o maciço escavado.

Figura 6 - Escavação manual. Fonte: VIABAHIA (2016)
Figura 6 – Escavação manual. Fonte: VIABAHIA (2016)

Os anéis foram solidarizados e distribuídos ao longo das flanges laterais, onde colocaram-se parafusos e porcas. As chapas foram emendadas por transpasse de parafuso no furo, para que assim a porca fosse apertada pelo lado interno.

Figura 7 - Esquematização do Sistema de Drenage. Fonte: VIABAHIA (2016)
Figura 7 – Esquematização do Sistema de Drenage. Fonte: VIABAHIA (2016)

Após a conclusão da montagem do bueiro com 107,64m de comprimento foi retirado o poço de trabalho, e finalizado as frentes de serviço.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Através deste trabalho entende-se que para realizar um projeto adequado de drenagem é necessário que seja desenvolvido primeiramente o estudo hidrológico da região. Assim é possível dimensionar o dispositivo que melhor atenda a vazão de projeto. Além disso, o projeto pode prever acréscimos de capacidade caso o volume de chuvas aumente no futuro.

No caso em estudo, foi construído uma linha de diâmetro de 1,8m em uma primeira etapa, a qual representa um ganho expressivo nas condições operacionais do sistema de drenagem em análise. No entanto, deve-se monitorar os resultados dos processos de enchentes em períodos de chuvas intensas para avaliação da necessidade da construção da segunda linha de diâmetro de 1,6m.

Este trabalho permitiu uma melhor compreensão do processo de dimensionamento de um sistema de drenagem, através do estudo de caso e do esclarecimento das etapas envolvidas na implementação da solução, que neste caso foi um bueiro. Outros trabalhos podem ser desenvolvidos acerca dessa bacia levando-se em consideração outros itens do sistema como galerias ou ainda a drenagem superficial.

REFERÊNCIAS

ABRATT. Associação Brasileira de Tecnologia Não Destrutiva. Introdução aos métodos não destrutivos. São Paulo, 2007. Disponível em: <http://www.abratt.org.br/seminario/intro.pdf>. Acesso em: 10 maio 2017.

CONDER (Bahia). SICAR RMS: Sistema Cartográfico de Região Metropolitana de Salvador. Salvador: Governo da Bahia, 1995.

DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRA-ESTRUTURA DE TRANSPORTES.  Manual de Drenagem de Rodovias. 2. ed. Rio de Janeiro: DNIT, 2006. 304 p.

DER-DEPARTAMENTO DE ESTRADAS DE RODAGEM (Paraná). Drenagem: Bueiros Tubulares de Concreto. Curitiba, 2005. 11 p.

DER-DEPARTAMENTO DE ESTRADAS DE RODAGEM (São Paulo). Secretaria de Transportes. Especificação Técnica: Bueiro de Tubo de Aço Corrugado. São Paulo: DER/SP, 2006. 11 p.

DNIT- DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRA-ESTRUTURA DE TRANSPORTES (Brasil). Ministério dos Transportes. Manual de Drenagem de Rodovias. 2. ed. Rio de Janeiro: IPR, 2006. 304 p.

JABÔR, Marcos Augusto. Drenagem de Rodovias: Estudos Hidrológicos e Projetos de Drenagem. 14. ed. Ll: Campos Jabôr, 2017. 191 p.

PEREIRA, Djalma Martins et al. Dispositivos de drenagem para obras rodoviárias: ApostilaCuritiba: Universidade Federal do Paraná, 2007. 41 p.

ROSSI, João Fernando. Drenagem Superficial na Rodovia SC 390. 2015. 23 f. TCC (Graduação) – Curso de Engenharia Civil, Universidade do Planalto Catarinense, Lages, 2015.

SANTOS, Gabriel da Paz. Drenagem Urbana da Cidade de Posto da Mata. Revista Cientifica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento, v. 13, n. 2, p.181-200, jan. 2017. Mensal. Disponível em: <https://www.nucleodoconhecimento.com.br/engenharia-ambiental/drenagem-urbana>. Acesso em: 10 maio 2017

VIABAHIA. Diagnóstico da Macrodrenagem da Rodovia BR-324. Salvador: VIABAHIA Concessionária de Rodovias S.A., 2016. 46 p.

VIABAHIA. Projeto Hidráulico do bueiro do quilômetro 619+450 da rodovia BR-324. Salvador: VIABAHIA Concessionária de Rodovias S.A., 2016. 19 p.

VIABAHIA. Relatório Fotográfico: Projeto as built. Salvador: VIABAHIA Concessionária de Rodovias S.A., 2016. 3p.

United States Department of Agriculture. Urban hydrology for small watersheds. Washington: USDA, 1986.

[1] Engenheiro Civil, Pós-graduando em Engenharia de Infraestrutura Rodoviária pela Escola de Engenharia de Agrimensura

[2] Arquiteto, Pós-graduando em Engenharia de Infraestrutura Rodoviária pela Escola de Engenharia de Agrimensura

[3] Engenheiro Civil, Pós-graduando em Engenharia de Infraestrutura Rodoviária pela Escola de Engenharia de Agrimensura

[4] Engenheiro Civil, Pós-graduando em Engenharia de Infraestrutura Rodoviária pela Escola de Engenharia de Agrimensura

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