sistemas de drenagem

1. Índice
Índice............................................................................................................................................1
1.INTRODUÇAO............................................................................................................................3
1.1.Objectivos...........................................................................................................................4
1.2.Metodologias .....................................................................................................................4
2.AQUEDUTO................................................................................................................................5
2.1.Construção dos aquedutos ................................................................................................5
2.1.1.Alinhamentos horizontais............................................................................................6
2.1.2.Alinhamentos verticais................................................................................................6
2.1.3.Localização..................................................................................................................7
2.1.4.Tecnologia do betão....................................................................................................7
2.1.5.Produção de manilhas.................................................................................................8
2.2.Tipos de aquedutos............................................................................................................9
2.2.1.Aqueduto de manilhas de betão.................................................................................9
2.2.2.Aqueduto de tubo ARMCO........................................................................................13
3.DIMENSIONAMENTO DOS AQUEDUTOS.................................................................................14
3.1.Colheita de dados.............................................................................................................14
3.2.Escolha das dimensões (D)...............................................................................................15
3.3.Verificação do funcionamento da obra............................................................................15
3.3.1.Cálculo da altura da agua a montante.......................................................................15
3.3.2.Verificação da condição de auto-limpeza..................................................................16
3.4.Execução das obras..........................................................................................................17
3.4.1.Localização e alinhamento........................................................................................17
3.4.2.Muros de alas e murros de testa...............................................................................18
3.4.3.Dissipadores de energia.............................................................................................18
3.4.4.Fundações para aquedutos.......................................................................................18
3.4.5.Colocação do aqueduto.............................................................................................19
1

2. 3.4.6.Comprimento dos aquedutos....................................................................................20
4.Dimensionamento prático de aqueduto situado na Av. 24 de Julho.......................................21
4.1.Memória descritiva...........................................................................................................21
4.2.Colheita de dados.............................................................................................................22
4.3.Mapa de madiçoes...........................................................................................................23
4.4.Orçamento.......................................................................................................................24
5.CONCLUSÃO............................................................................................................................25
6.Bibliografia..............................................................................................................................26
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3. 1. INTRODUÇAO
O presente trabalho que por nós foi realizado aborda como tema dimensionamento de
aquedutos, é um tema bastante complexo e existe muito pouca bibliografia para este
tema.
Os aquedutos devem de uma forma geral, ser implantados nas respectivas linhas de
água, procurando-se desta forma a drenagem natural. No entanto por razoes de ordem
tecnica nomeadamente para pequenos caudais e grandes inclinaçoes o posicionamento
dos aquedutos pode sofrer alguma variaçao.
A caracterização dos aspectos hidráulicos é fundamental no projecto de aquedutos, por
isso temos de tomar muita atenção ao dimensionarmos e ter a cuidado da fidelidade dos
dados fornecidos, para que estes não nos levem ao erro. Em muitos casos a avaliação
dos aspectos hidráulicos constitui um elemento condicionante na avaliação técnico-
económica das soluções a considerar, tendo em conta não só o tipo e as dimensões da
estrutura final e a sua localização, mas também as obras relativas ao período de
construção.
Normalmente para o dimensionamento dos aquedutos é necessario uma bateria de
calculos, mas para o nosso caso, apenas nos sera necessario calcular o altura da água a
entrada, velocidade de escoamento, o caudal de ponta de cheia. O nosso orçamento é
baseado em dados não muito fiaveis deveido a pouca consideraçao dos profissionais em
cerviço.
Quanto a orçamento, são avaliadas quantidades de trabalhos mais significativos e,
posteriormente, multiplicadas pelo preço unitario considerado.
Contudo iremos abordar duma maneira clara, concisa e simples os outros aspectos
inerentes ao tema principal.
Mas dizer que independentemente do procedimento a utilizar, no estudo de aquedutos
deve ser efectuado um reconhecimento do local das travessias, tendo em vista uma
avaliação das condições de escoamento a jusante e, ainda estabelecer a altura máxima
de águas a montante do aqueduto, de forma a evitar possíveis prejuízos da plataforma.
Mas graças a Deus que este não é o nosso caso.
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4. 1.1. Objectivos
O presente trabalho tem como objectivo o dimensionamento dos aquedutos, baseando-
se nas metodologias de cálculo que se julgam mais adequadas (formula de Tallbot).
Para além do dimensionamento, tambem inclui a elaboraçao de estimativas de custo
(orçamento) de forma a possibilitar a sua aplicaçao a casos de semelhante natureza ao
do projecto em estudo.
Ainda tem como onjectivo consolidar os conhecimentos teoricos adquiridos com a
realidade do campo de forma a dar mais solides e consistencia os conhecimentos
adquiridos durante as aulas de Drenagem Viaria.
1.2. Metodologias
• Recolha de informaçao existente sobre o dimensionamento de aquedutos;
• Recolha de informaçoes sobre os preços praticados na vendo dos materiais
necessarios;
• Análise da informaçao, com particular atençao para os criterios de
dimensionamento aplicaveis em funçao das caracteristicas do aqueduto em
estudo;
• Caracterizaçao das estruturas de drenagem mais utilizadas.
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5. 2. AQUEDUTO
Definição
Aquedutos – são dispositivos de drenagem de secção tubular, com a função única de
permitir a passagem da água de um lado da estrada para o outro lado.
Essa agua pode ser de proveniente de um curso de aguas permanentes, temporárias ou
podem ser aguas pluviais caídas na estrada ou na vizinhança da mesma e que tem outra
possibilidade de escoamento, que não seja a passagem de um lado para o outro lado da
estrada.
Sendo assim, os aquedutos podem possuir diversas secções, sendo as mais comuns a
circular e quadrangular. Os aquedutos de secção quadrangular, aquedutos em caixa são
muitas vezes designados pelo seu nome em língua inglesa ``box-culvert´´.
2.1. Construção dos aquedutos
Os aquedutos podem ser construídos em alvenaria, betão simples, betão armado, metal
ou mesmo madeira.
É indispensável a construção dum aqueduto porque permite o escoamento de águas em
que elas possam constituir um perigo para a estrada e que também não exista outra
possibilidade para afastar as águas da mesma área.
A sua construção é uma actividade indispensável para evitar um corte da estrada pelas
águas. Este corte causa muitos prejuízos aos utentes e a sua reparação e sempre
dispendiosa.
Para construir um aqueduto é necessário:
• Demarcar e cavar a vala de saída, se necessário;
• Cavar uma trincheira cuja largura deve ser uma vez e meia maior que o diâmetro
das manilhas;
• A profundidade da trincheira deve ser o diâmetro mais a cobertura;
• Formar o fundo da trincheira, de tal maneira que esta seja suavemente inclinada
(3 a 5%) na direcção da corrente. Depois espalha-se cerca de 5cm de solo solta
em volta de toda base da trincheira;
• Coloca-se suavemente as manilhas na trincheira, alinhando-as com alavancas;
5

6. • Põe se o solo em volta das manilhas em camadas e compacta-se. Remove-se o
solo em excesso e limpa-se o local, mas também devemos ter cuidado para não
criar gretas nas manilhas durante a compactação;
• Passadas duas semanas, retoma-se ao local e nivela-se a estrada sobre o
aqueduto, para corrigir qualquer assentamento que possa ter ocorrido.
As manilhas podem ser feitas no local da obra ou transportadas para onde são
necessários. Os diâmetros mais comuns são os dos 60 a 90cm.
Se elas forem menores de 60cm podem entupir facilmente e se forem maiores de 90cm,
são difíceis de manipular, portanto é importante verificar os seus requisitos antes da sua
construção ou colocação.
2.1.1. Alinhamentos horizontais
Os alinhamentos horizontais devem ser de tal forma que as águas possam entrar e sair
directamente no aqueduto. Qualquer alteração brusca do sentido da corrente d água
acaba por retardar o fluxo do escoamento, causando o aparecimento de possas de águas
estagnada, erosão dos solos e a destruição das estradas.
As correntes das águas devem atravessar a estradas na primeira oportunidade e nunca se
deve correr o risco de remoção e transporte dos finos dos solos por deixar a água correr
paralelamente à estrada.
Em terrenos planos onde o fluxo de águas forra do leito durante o tempo chuvoso é
maior, é sempre melhor providenciar muitos canais e colocar muitos aquedutos do que
concentrar todo o fluxo num único canal ou colocar um único aqueduto largo. Como é o
nosso caso específico (Av. 24 de Julho, próximo ao café Nicola).
2.1.2. Alinhamentos verticais
Qualquer alteração da inclinação natural do fundo do canal causará provavelmente a
erosão se a inclinação do aqueduto for maior, que a natural. Se a inclinação do aqueduto
for inferior a inclinação natural do terreno, haverá provavelmente a sedimentação, o que
irá obstruir o aqueduto.
Qualquer colocação do aqueduto abaixo ou acima da cota natural do terreno perturbará
o fluxo natural da corrente reduzindo a sua capacidade de descarga pela acumulação de
sedimentos a partir da estrada ate a saia do aqueduto.
Nas laterais ou rampas das colinas, a inclinação das passagens hidráulicas deve superar
algumas diferenças das altitudes.
2.1.2.1. Soluções para vencer estas diferenças
A entrada do aqueduto, pode ser construída uma caixa de queda de modo a acelerar a
velocidade das águas e canaliza-las para o aqueduto que por sua vez drenará para fora
da estrada.
6

7. Também podemos vencer a altitude pela construção de uma saída em queda protegida a
jusante e a construção de uma caixa de entrada a montante. O alinhamento vertical dos
aquedutos deverá ter uma inclinação que se situe entre 2 a 5%.
2.1.3. Localização
Duma maneira geral há necessidades de construir um aqueduto quando se acumula
águas de um dos lados da estrada, em quantidades tal que, o pavimento ou o próprio
corpo da estrada são colocados em risco, e não existe outra possibilidade de encaminhar
esta água para fora da área da estrada.
Essas situações ocorrem com frequências quando temos uma das seguintes condições:
• Quando a estrada corta o caminho natural de uma linha de agua bem definida,
permanente ou temporário. Neste caso o aqueduto deve ser colocado no ponto
mais baixo do perfil longitudinal do terreno;
• Quando a estrada se desenvolve a meia encosta. Neste caso as aguas vindas das
zonas mais elevadas de uma das faixas da estrada são recolhidas por meio duma
vala, e a única possibilidade de afasta-las é desta área é passa-las para o outro
lado por meio de um aqueduto.
• Quando há um cruzamento de duas estradas. Neste caso acontece com
frequência que uma das estradas constitui uma barreira para o escoamento das
aguas a serem drenadas e a solução é a construção do aqueduto.
2.1.4. Tecnologia do betão
O betão pode ser produzido manualmente ou em betoneiras. O tempo de transporte de
betão já fabricado deve ser tão curto quanto possível.
A aplicação do betão deve ser feito ate quinze minutos após a sua fabricação. Quando se
usa o camião betoneira para transportar o betão, pode se admitir uma duração máxima
de duas horas para o transporte.
Durante a aplicação é necessário garantir que o betão não seja lançado de uma altura
superior a de 1,5 metros para evitar a segregação do mesmo.
7

8. Durante a construção dos aquedutos são usados diferentes tipos de betão de acordo com
as cargas que as manilhas vão suportar, estes devem ser fabricados com um
betão de boa qualidade, enquanto a laje de fundação pode ser executada com
betão pobre.
Os traços a serem usados nas diferentes partes do aqueduto são:
• Manilha 1:2:4 (para manilhas de diâmetro igual ou superior a 90 cm);
• Laje de fundação 1:4:8;
• Laje de protecção e murros de alas e testa 1:3:6;
• Argamassa para juntas da pedra argamassada 1:4
A tabela abaixo apresenta para os diferentes tipos de traços as quantidades de material
necessário para a produção de 1 3
m de betão.
Traço do betão
Material necessário por cada saco de cimento de
50kg
Quantidade de
betão em 3
m
Cimento (kg) Areia ( 3
m ) Brita ( 3
m )
1:4:8 50 0.16 0.32 0.24
1:3:6 50 0.12 0.24 0.27
1:2:4 50 0.08 0.16 0.19
1:2:3 50 0.08 0.12 0.16
Fonte: apontamentos de organizaçao de obras
2.1.5. Produção de manilhas
As manilhas para aquedutos devem ser fabricadas em moldes metálicos fabricados para
esse fim.
Para produção de manilhas para betão devem ser usar ´´
4
1 (40%) e de ´´
12
1 (60%).
O uso de duas britas permite obter um betão mais denso e não deve ser usada uma brita
de maior dimensão pelo facto das manilhas serem relativamente finas.
Quer a areia quer a brita a ser usada deve estar livre de impurezas como argila, poeira,
material orgânico, etc. Como já referido, o traço deve ser 1:2:4 ou 1:2:3 (para diâmetros
maiores ou iguais a 90 cm). Deve-se respeitar a relação água/cimento, a fim de garantir
a resistência elevada do betão.
É indispensável verificar a limpeza interior dos moldes, antes de encher os moldes com
betão deve-se pincelar com uma parte de óleo queimado e duas partes de diesel nas
faces interiores dos moldes para facilitar a moldagem. Deve-se verificar os moldes
8

9. interiores se estão centralizados em relação aos exteriores, para garantir uma espessura
uniforme da manilha.
Deve-se colocar o betão dentro dos moldes, por meio de um instrumento apropriado,
sem ultrapassar a espessura de 30cm (se for o caso do apiloamento manual) para cada
camada. Usar barra de ferro para apiloar o betão, batendo ao mesmo tempo com um
martelo de cabeça de borracha nas paredes do molde.
Deixar as manilhas dentro do molde pelo menos 24 horas. Durante este período, manter
as manilhas húmidas, borificando-as com agua frequentemente ou mantendo-as cobertas
com serapilheiras húmidas, a sombra durante 7 dias.
Depois de 7 dias as manilhas já podem ser transportadas e aplicadas. As manilhas
devem ser transportadas assentes numa camada de areia solta ou sobre um outro
material amortecedor, para garantir que elas não se movimentem durante e transporte.
2.2. Tipos de aquedutos
Existem vários tipos de aquedutos cuja denominação parte do tipo de material essencial
usado para a sua construção, concretamente os tipos de tubos, dentre os vários tipos
destacam-se:
• Aqueduto de manilha de betão;
• Aqueduto de tubo ARMCO;
• Aqueduto de madeira (paus de mato ou tábuas);
• Aquedutos de laje de pedra;
• Aquedutos de tambores de ferro;
• Passagem molhada;
• Calçadas ou DRIFTS de tubos.
2.2.1. Aqueduto de manilhas de betão
São aquedutos construídos na base de manilhas de betão, por isso o seu nome. Estas
manilhas são circulares, com diâmetros que variam de 60 a 1,50 metros.
2.2.1.1. Construção
a) Equipamentos empregados
Os equipamentos necessários inclui o bulldozer ou moto niveladora, no caso de ser
necessário proceder a abertura de um desvio, um camião ou um tractor com atrelado
9

10. para o transporte de pessoal, material e equipamentos, tanque (tambores) para água,
betoneira se estiver disponível, picaretas, pá, enxada, ferramentas de pedreiro,
equipamentos de compactação e dispositivos de controlo de tráfego.
b) Material a usar
Os materiais necessários incluem manilhas de betão, pedras tipo rachão ou bloco de
solo-cimento, brita de dimensão média e fina, areia, cimento, madeira para cofragem e
água.
c) Carregamento das manilhas
Para o carregamento dos tubos, constrói-se uma rampa de saibro ou outro tipo de solo
para rolar as manilhas. Se usar um camião basculante é necessário remover a tampa
traseira da carroçaria e depois de carregados os tubos são amarrados com segurança
usando ara o efeito cordas e calços de madeira.
2.2.1.1.1. Procedimentos
São vários os factores que contribuem para uma construção segura, eficiente e
duradoura, entre os mais importantes uma boa planificação por parte do engenheiro,
uma supervisão importante no local de trabalho e a utilização de equipa de trabalho
capaz e consciente. Finalmente que se sigam os procedimentos correctos, para se poupar
dinheiro e garantir a construção com longa vida. Dentre os quais:
a) Abertura de um desvio
A construção de um aqueduto poderá criar muitos conflitos com o tráfego. A abertura
de um desvio pode ser utilizada pelo tráfego durante um período de construção da obra,
algo que contribuirá excessivamente para uma construção segura.
Se não for possível a abertura de um desvio, fechar-se-á a metade da estrada e constrói-
se metade correspondente ao aqueduto e depois o seu tapamento assim que for possível,
abrir-se-á a outra metade ao tráfego e fecha-se a primeira e completa-se o processo de
construção do aqueduto. O desvio deverá permitir que o tráfego circule com
comodidade e segurança, embora admita-se uma velocidade mais baixa.
A construção de desvio merece uma especial atenção nas ligações coma a estrada sendo
indispensável que se assinalem e se protejam estas zonas durante a construção do
desvio, para evitar acidentes com o tráfego. Para executar esta etapa, enquanto se está a
abrir o desvio e p tráfego continua a circulara na estrada é suficiente indicar a existência
de trabalhos na estrada, indicar uma redução da velocidade, proteger as zonas da estrada
e saída com cones e indicar o fim da zona de trabalho.
b) Colocação da sinalização provisória
10

11. A colocação da sinalização provisória é uma tarefa do encarregado da obra. O objectivo
é criar um mínimo possível de dificuldades ao tráfego, garantindo ao mesmo tempo
segurança máxima a equipe de trabalho e aos utentes da estrada.
A sinalização a utilizar deve permitir aos utilizadores perceberem-se antecipadamente
da existência de um desvio aberto. O encarregado deve continuar a observar a
circulação do tráfego no local de trabalhos durante o dia, para que possa fazer qualquer
alteração necessária para melhorar a segurança e eficiência.
c) Marcação e escavação
A definição do local da colocação do aqueduto é feita de uma forma bastante
aproximada ao dono da obra antes de se proceder a abertura do desvio. Agora é
necessário garantir com rigor absoluto e de forma definitiva, onde vai ficar localizado o
aqueduto, de modo a serem tingidos os objectivos, para os quais o aqueduto vai ser
construído.
O aqueduto deve ficar de tal modo posicionado que vai permitir uma recolha eficiente
das aguas a montante e um afastamento seguro e rápido das mesmas para a jusante com
o dispêndio mínimo dos trabalhos. A construção de uma vala comprida a jusante do
aqueduto para afastar as águas vai tornar a obra mais cara e possivelmente menos
eficiente.
Durante a marcação, marca-se o chão coma ponta de uma picareta a área a escavar.
Utilizar fios amarados a estacas e cravadas no chão, para definir rigorosamente os
alinhamentos da escavação para se poder trabalhar a volta das manilhas.
Se se tratar de uma linha de água de caudal permanente, o aqueduto deve atravessar a
estrada de acordo com o alinhamento da linha de água. Se for o caso de um aqueduto
para recolha de águas das valetas, o aqueduto deve atravessar a estrada
perpendicularmente ao eixo da estrada.
Se o solo tiver coesão, as paredes podem ser verticais, não havendo necessidade de
escavação em patamares, desde que a altura não exceda 1,75 metros. Se o solo não tiver
coesão, é necessário fazer uma escavação com paredes inclinadas com uma declividade
de 1:1;
Para o cálculo da profundidade e a área a escavar, dependemos do diâmetro exterior das
manilhas, camada de betão de limpeza ou camada de base de 15 cm, almofada de areia
de 5 cm, camada de 10 cm de solo sobre o aqueduto, laje de protecção em betão com 15
cm, camadas de areia com 15 cm sobre a laje de protecção. Ajustar a profundidade da
escavação em função do escoamento a montante, para que a entrada da agua se faça em
boas condições e com boa declividade longitudinal (2 a 5%).
Também devem ser escavadas áreas correspondentes aos murros de ala, `s caixas de
recolha das aguas a montante e protecção a jusante.
11

12. d) Construção de murros de alas, de testa e da caixa de recolha das águas
Deve se construir os murros de alas e de testas, protecção do leito a montante e a caixa
de recolha das águas, em aquedutos com diâmetro igual ou inferior a 80cm e em que a
estrada corre acima do nível do terreno natural. Construir em betão ou bloco maciço de
alvenaria.
Se a estrada corre em terreno nitidamente acima do terreno natural, o aqueduto deve ser
prolongado em função do declive a dar aos taludes. Neste caso é suficiente prolongar os
murros de alas e de testa até 30cm do aqueduto.
e) Enchimento da escavação, incluindo a laje de protecção
Encher a escavação incluindo os espaços junto aos murros de testa e de ala, com solos
compactados em camadas de 15cm de espessura. Para se obter uma boa compactação é
necessário que os solos tenham o teor óptimo de humidade.
Quando o solo tiver ultrapassado cerca de 10cm de aqueduto, betonar a laje de
protecção do aqueduto. Esta laje deve ter uma espessura de 15cm e uma largura igual a
1,5 vezes mais que o diâmetro exterior da manilha e o betão deve ter o traço de 1:3:6.
Depois devemos colocar solo húmido sobre a laje. Manter o solo húmido durante 7 dias,
ao fim de 28 dias cobrir a laje com solo bem compactados numa espessura de 15cm.
Se haver garantia de qualidade das manilhas utilizadas, pode se dispensar a laje de
protecção. A espessura dos solos de cobertura do aqueduto deve ser no mínimo igual a
2
1 ´´do diâmetro interno das manilhas utilizadas. Isto é para manilhas de 60,90 a
120cm de diâmetro interno, as coberturas mínimas de solos estabilizados
mecanicamente deverão ser de 45, 60 e 90cm respectivamente. Alem da economia
resultante da não utilização do betão, há vantagens de não ser necessário esperar pela
cura do mesmo, para se compactarem bem as camadas de solo.
Tipos de manilhas Diâmetro (cm) Espessuras da coberta
(cm)
Betão moldado 60
90
120
30
45
60
Betão feito no local 60
90
45
70
Aço ondulado (circular) 60 30
Aço ondulado (elíptico) 90 45
Fonte: manual construindo estradas a mão, página 56
f) Melhoria das condições de segurança
Se os murros de testa se prolongam para cima da estrada, tratando-se de um aqueduto
em estradas com aterro baixo, deve-se pintar as faces dos murros voltados para os
12

13. condutores, com barras em diagonal. Deve-se usar tinta reflectora e as barras devem ser
alternamente vermelhas e brancas.
g) Protecção contra a erosão
Depois das melhorias do escoamento, quer a montante quer a jusante, o encarregado
deve novamente observar a obra no seu conjunto, e validar a possibilidade da água
poder provocar a erosão. Deve-se analisar a entrada e a saída do aqueduto, as valetas e
as valas de escoamento e os taludes de aterro nas medições do aqueduto, e se necessário
recorrer a protecção vegetal, pedra arrumada a mão, pedra argamassada e construção de
cascatas para proteger as zonas susceptíveis de serem erodidas.
h) Remoção da sinalização provisória
Remover os dispositivos colocados para o controle do tráfego pela ordem inversa a sua
colocação.
2.2.2. Aqueduto de tubo ARMCO
Aquedutos de tubo ARMCO são aqueles construídos na base de manilhas de aço
ondulado, denominado ARMCO. Estas manilhas podem ser circulares ou elípticas, que
vem em duas partes separadas, semi-circulares ou semi-elíptica.
Para junta-las usam-se ligamentos metálicos. O seu manuseamento é mais fácil em
relação as manilhas de betão por apresentarem um peso leve, e tem as desvantagens de
serem caras.
2.2.2.1. Instalação de aquedutos de tubo ARMCO
A instalação deste tipo de aquedutos inclui as actividades inerentes a instalação de
aquedutos de manilhas de betão, havendo diferenças apenas nas ligações. As ligações e
tubo ARMCO são feitos através de parafusos especiais com porcas, que para sua
aplicação bastará enrosca-los.
O que normalmente determina o local para construção de aquedutos são as linhas de
água com pequenos e pontos baixos. Porem, a construção de aquedutos deve respeitar as
seguintes distâncias:
13

14. Inclinação das estradas Distancia entre os aquedutos
12 40
10 80
8 120
6 160
4 200
2 240
Fonte: manual construindo estradas a mão.
3. DIMENSIONAMENTO DOS AQUEDUTOS
Para dimensionar aquedutos é necessário, em primeiro lugar, obter dados do problema.
A obtenção de dados consiste numa serie de observações até que obtenhamos um
figurino adequado ao problema a que nos propomos resolver.
Em segundo lugar é preciso escolher o tipo de secção que iremos utilizar para resolução
do problema. E depois fazer uma serie de verificações de modo a termos certeza da
forma como a nossa obra vai funcionar futuramente.
3.1. Colheita de dados
• Cálculo de caudal de ponta de cheia – o primeiro dado a obter é o caudal de
ponta de cheia que é o máximo caudal que acontece com uma certa frequência,
isto é, ocorre num certo intervalo de anos. Este intervalo poderá ser de 1, 2, 3, 4,
etc anos.
• Escolha do comprimento do aqueduto (L) – a escolha do comprimento do
aqueduto tem a ver com o perfil transversal da estrada na qual queremos instalar
a nossa obra. Por exemplo se for uma estrada com o perfil A, o comprimento do
aqueduto poderá ser de 7 metros e dois murros de testa com 0.3 metros cada, que
totalizando tudo daria 7.6 metros.
• Inclinação do aqueduto – a inclinação do aqueduto deverá estar entre 2 à 5%.
• Altura da agua permissível à entrada – a altura da agua permissível a entrada
( a montante), é a diferença de cotas entre o nível máximo da agua a entrada do
aqueduto e o nível do pavimento da estrada. Normalmente esta é no mínimo de
1,0 metro.
14

15. • Limitação da velocidade máxima de escoamento – A velocidade de
escoamento deverá ser limitada de preferência aos 3m/s. Esta velocidade chama-
se velocidade de partida, a partir da qual faremos verificação para fixarmos as
condições de funcionamento da nossa obra.
• Escolha do tipo de aqueduto a utilizar – Quanto ao tipo de secção a utilizar, e
no caso concreto de estradas terciárias, usam-se mais as manilhas de betão
(tubos).
O uso de secções rectangulares (box culverts) ou tubos ARMCO é excepcional, por
considerações de ordem económica.
3.2. Escolha das dimensões (D)
• Para escolhera dimensão da secção de vazão, devemos ter em conta a limitação
da velocidade, nomeadamente:
Devemos ainda ter em conta que a área de uma secção circular obtêm-se pela expressão:
Em segundo lugar, devemos supor que o nosso aqueduto tem a saída não afogada e o
escoamento é em superfície livre. Na maioria dos casos, os aquedutos funcionam sob
controlo à entrada, sendo, porem necessário confirmar através dos cálculos, para o
efeito deve ser verificada a condição abaixo. A partir desta formula, podemos com
facilidade determinar as dimensões da altura da água.
3.3. Verificação do funcionamento da obra
É necessário verificar a altura da água supondo o controlo de escoamento a montante e
depois a jusante.
3.3.1. Cálculo da altura da agua a montante
a) Supondo controlo a entrada
Utilizando a dimensão ``D´´ obtida no passo em que escolhemos a dimensão diâmetro e
o caudal de ponta de cheia calculado, vai se a um dos ábacos para secções circulares ou
rectangulares, respectivamente e determina-se relação (relação entre a altura da
15

16. agua a montante e o diâmetro da conduta), e em função do diâmetro arbitrado, obter o
(altura da agua a montante).
Se a altura da água for superior ou muito inferior ao admissível, experimenta-se
outro diâmetro até se obter uma altura mais aproximada.
b) Supondo controlo a saída
A altura da água a montante deve ser avaliada á soleira da sida do aqueduto ( ). Se a
cota for igual ou superior à altura do topo do aqueduto, deve tomar-se e
calcular-se a altura da água a montante pela expressão:
Onde:
WH - Altura da água a montante (à entrada);
WTh =0 - Altura da água à saída do aqueduto
H – perda de carga em metros à sida do aqueduto.
Para uma altura da agua a jusante inferior ao topo do aqueduto, a altura da agua a
montante é determinada pela expressão anterior, tendo em conta que:
3.3.2. Verificação da condição de auto-limpeza
A condição de auto-limpeza implica que quando em funcionamento, o aqueduto seja
capaz de escoar todos os detritos transportados pela agua. Para o efeito é necessário que
a relação entre a altura crítica de escoamento e o diâmetro do aqueduto sejam igual ou
inferior a 0.85, matematicamente:
Esta condição é bastante importante pois, a acumulação de detritos no interior do
aqueduto pode levar ao colapso da obra, ou seja, pose levar a ocorrência de cheias.
Quando ocorrem cheias as agua podem galgar o pavimento da estrada o que fará com
que haja corte nesta.
a) Se o controlo do escoamento é à saída, a velocidade calcula-se pela formula:
Onde: 0A - área molhada da secção de saída.
16

17. b) Se o controlo de escoamento se faz a entrada do aqueduto, a velocidade de saída
de agua calcula-se como se fosse a velocidade média num canal aberto, pela
expressão de Manning-Strickler que abaixo se indica:
i – inclinação da linha de carga ou do fundo em mm.
V – velocidade de escoamento em m/s.
R- raio hidráulico que se calcula pela expressão abaixo dada:
mA - Área da secção molhado.
mP - Perímetro molhado.
SK - Coeficiente de rugosidade da Manning, cujos valores constam nos ábacos.
3.4. Execução das obras
Uma vez que já sabemos calcular a secção de vazão dos aquedutos, é importante que
tomemos em consideração outros aspectos relacionados com estes. Em primeiro lugar
temos de recordar os conceitos de alinhamento dos aquedutos.
3.4.1. Localização e alinhamento
A localização apropriada de cada aqueduto é um factor muito importante, tal como são
importantes os alinhamentos vertical e horizontal no que diz respeito corrente de água e
a estrada. É importante para o desempenho hidráulico do aqueduto, a estabilidade da
corrente de agua, os custos da sua construção e manutenção, assim como os estragos
devido a erosão.
Há normas estabelecidas para estes conceitos que abaixo se indicam:
a) Onde a estrada atravessa um vale, o ponto mais baixo deve ser provido de uma
passagem hidráulica 8 aqueduto ou outro tipo de passagem), quer haja uma
corrente estabilizada de água ou não;
b) Onde houver uma corrente de água estabilizada, o aqueduto (ou passagem
hidráulica) deverá seguir o alinhamento existente, a não ser que este possa ser
melhorado;
c) A inclinação (gradiente) do aqueduto deverá ser a mesma que a inclinação
natural do terreno onde está a corrente de água;
17

18. d) Podem ser necessárias para nos assegurarmos que o curso de água não se altera,
uma vez que isto pode causar grandes estragos e a consequente alteração da
localização do aqueduto.
Outros problemas que devemos tomar cautela são o galgamento do aqueduto pela água.
3.4.2. Muros de alas e murros de testa
Os murros de alas e de testa são geralmente construídos em pedra argamassada ou em
betão geralmente in situ, e devem desempenhar as seguintes funções:
a) Melhorar a eficiência hidráulica;
b) Reter os materiais finos e reduzir a erosão dos aterros em declives da estrada;
c) Prover estabilidade estrutural às partes finais do aqueduto e servir de contra-peso
para compensar as forças de impulsão devido as agua;
d) Reduzir a infiltração e prevenir um eventual levantamento do aterro, isto é, o
murro de testa deve incorporar paredes-cortinas profundas (paredes imitantes) e
declives laterais de protecção em forma de pedra arrumada a mão.
3.4.3. Dissipadores de energia
Os dissipadores de energia (aventais) deverão ser construídos nas entradas e saídas dos
aquedutos para proteger a base da erosão.
Em termos de materiais, os dissipadores de energia poderão ser em pedras soltas
arrumada a mão ou pedras argamassada ou ainda em betão.
Os comprimentos dos dissipadores de energia deverão ser no mínimo de 1,5*D à
entrada e 2-3*D à saída. Em geral, o comprimento e o tipo de material dos dissipadores
de energia deverão ser definidos em função da velocidade do escoamento, com o auxílio
de alguns ábacos.
Como se disse anteriormente, é importante controlar a velocidade da água à entrada do
aqueduto para reduzir o assoreamento, sendo igualmente importante o controle da
velocidade à saída e arredores desta.
3.4.4. Fundações para aquedutos
A fundação dos aquedutos deverá ser estável e uniforme para que o desempenho da obra
seja satisfatório. A fundação devera ter a necessária capacidade de suporte de carga, de
modo que o aqueduto mantenha o mesmo alinhamento vertical e sustenha o aterro
colocado sobre si, e as viaturas que forem a passar sobre ele.
a) Fundação irregular – quando a escavação da fundação atravessa zonas com
solos moles ou rochas, a fundação devera ser feita o mais uniforme possível
18

19. através da escavação das rochas, bolsas de argilas ou outros solos fracos num
nível mais abaixo do nível previsto para a fundação. Após esta escavação dever-
se-á preencher com material granular (solos bons), até ao nível da escavação da
fundação recomendado no projecto.
b) Fundação mole – todo material mole e instável devera ser escavado e
posteriormente substituído por material granular (exemplo saibro, pedra britada,
ou laterites bem graduados), até ao nível recomendado pelo projecto.
c) Fundação em pântanos – onde forem encontradas fundações instáveis e
profundas onde não podem ser estabilizadas com material granular, podemos
cavar e colocar umas duas fiadas de esteiras feitas de paus com diâmetro que
variam dos 3 a 5 cm e, por cima destas esteiras de paus, fazer o enchimento com
solos bons.
d) Fundação em rochas – a rocha deve ser escavada até aos 250mm abaixo do
nível da fundação e alargada o suficiente para prevenir a colocação do tubo em
qualquer ponto (contacto do todo com a rocha). Depois deve-se preencher com
solos, de modo a prover uma almofada para o tubo.
3.4.5. Colocação do aqueduto
Uma vez provida uma fundação estável e uniforme, é necessário preparar o leito do
aqueduto de acordo com os requisitos que se indicam adiante e de acordo ainda com as
especificações técnicas. As funções mais importantes do leito de fundação do aqueduto
são:
• Nivelar e eliminar qualquer desigualdade e irregularidade da fundação;
• Assegurar o suporte uniforme ao longo de todas as condutas dos tubos;
• Prover uma distribuição e dissipação de todas as Vargas induzidas pelas terras e
pelo tráfego ao longo de toda a periferia do aqueduto.
19

20. O tubo deverá ser colocado num leito constituído por material seleccionado e
devidamente modelado para a décima parte (D/10) do diâmetro exterior do tubo,
conforme a ilustra a figura.
3.4.6. Comprimento dos aquedutos
O comprimento dos aquedutos num aterro deverá ser determinado graficamente ou
matematicamente. É importante realçar porem, que os taludes do aterro deverão ser do
tipo 1:2, isto é, 1 metro na direcção vertical e 2 metros na direcção horizontal.
20

21. 4. Dimensionamento prático de aqueduto situado na Av. 24 de Julho
A vala de drenagem localizada na Av. 24 de Julho tem uma extensão de 2.985 metros de
comprimento, 9.70 metros de largura e 3.5. sobre a mesma.
4.1. Memória descritiva
4.1.1. Descrição geral
A presente memória descritiva diz respeito a um projecto de construção de um aqueduto
de caixa situado na Av. 24 de Julho no bairro de Matacuane (próximo ao IICB).
4.1.2. Implantação
A implantação do aqueduto obedecerá com rigor as normas e especificações da JAE.
4.1.3. Abertura de caboucos
De uma maneira geral, os caboucos são abertos com profundidade e largura de acordo
com os pormenores de fundações, estes são bem compactados de modo a garantir uma
boa capacidade de suporte.
4.1.4. Fundações
Serão executadas fundações com sapatas corridas em betão armado com aço A400 de
22mm ao traço de 1:2:4, com dimensões figuradas no projecto.
4.1.5. Almofada de areia
Será empregue como almofada de areia, uma areia limpa e isenta de impurezas, numa
espessura de 10 cm, e depois será bem compactado.
4.1.6. Enroucamento
Para o enroucamento será empregue uma brita de duas e meia polegadas, limpa, isenta
de gretas e impurezas, numa camada de 15cm de acordo com as peças desenhadas.
4.1.7. Betão de limpeza
Para o betão de limpeza, será empregue um traço pobre de 1:5, que será bem
compactado com dimensões figuradas nas peças desenhadas.
4.1.8. Pilares
Toda estrutura será construída de acordo com as peças desenhadas. Os pilares serão de
betão armado, B400, usar-se-á o aço das classe A400, com e sintas com
, com uma afastamento entre elas de 15cm. O traço será 1:2:3.
21

22. 4.1.9. Guarda corpos
Os guarda corpos serão em pilaretes de estruturas de betão longarinas de tubo
galvanizado e diâmetro 5cm. Estes serão pintados a tinta óleo com duas de mão.
4.2. Colheita de dados
• Cálculo de caudal de ponta de cheia
Dados:
51
35
35.2
56.2
=
=
=
=
C
hmmI
mH
mC
2
016.635.256.2 mAmmA =⇒×=
Considerando que o valor da área e hectare é menor que 1k 2
m vamos a formula de
Talbot
smQQ
CIA
Q 3
116.0
360
016.635
5
1
360
=⇒
××
=⇒=
• Altura da água permissível à entrada
A escolha do comprimento do aqueduto depende da largura da estrada, para o nosso
caso é de 20.80 metros de acordo com as peças desenhadas em anexo.
mHHDH www 937.235.225.125.1 =⇒×≤⇒×≤
Com base no cálculo, concluímos que a altura admissível para a entrada do aqueduto é
de 2.937 metros.
22

23. 4.3. Mapa de madiçoes
Desiganação do
trabalho
Nº de
partes
iguais
Dimesões Extensão, superficies,
volumes ou peso
Item Comprime
nto
Largu
ra
Altura ou
espeçura
Elementa
res
Parciais Total
1 Preliminares --- --- --- --- --- --- ---
1.1 Limpeza 1 9.00 22.00 --- 198.00 198.00 198.00
1.2 Implantação 1 6.87 20.80 --- 142.48 142.48 142.00
2 Mov. de terra --- --- --- --- --- --- ---
2.1 A. Caboucos 2 20.80 1.60 0.85 28.29 56.57 56.57
3 Fundações --- --- --- --- --- --- ---
3.1 Alm. Arreia 2 20.80 1.60 0.15 5.00 10.00 10.00
3.2 Enro. Pedra 2 20.80 1.60 0.20 6.65 13.31 13.31
3.3 Betão de
limpeza
2 20.80 1.60 0.20 6.65 13.31 13.31
3.4 Sapata 2 20.80 1.60 0.70 23.30 46.60 46.60
3.4.
1
Estribo 2 467.02 --- --- 467.02 934.04 934.04
4 Pilar 2 20.80 0.80 5.10 84.86 169.72 169.72
4.1 Armadura 2 1736.00 --- --- 1736.00 3472.0
0
3472.00
4.2 Estribo 2 1861.79 --- --- 1861.79 3723.6
0
3723.60
5 Alvenaria 2 --- --- --- 203 406 406
6 Laje de betão 1 20.80 6.85 0.28 40 40 40
6.1 Estribo 1 3464.00 --- --- 3464.00 3464.0
0
3464.00
7 Pilaretes 12 0.15 0.15 0.88 0.0198 0.237 0.237
7.1 Armadura 12 42.24 --- --- 42,24 84.48 84.48
7.2 Estribos 12 3.22 --- --- 3.22 38.64 38.64
Fonte: apontamento de organização de obras.
23

24. 4.4. Orçamento
Desiganação do
trabalho
Extensão,
superficies, volumes
ou peso
Preços por
unidade
(mt)
Sub totais (mt)
Item
1 Preliminares --- ---
1.1 Limpeza 198.00 2
m 7.00 1.386,00
Subtotal 1 1.386,00
2 Mov. de terra --- ---
2.1 A. Caboucos 56.57 3
m 20.00 1.131,14
Subtotal 2 1.131,14
3 Fundações --- ---
3.1 Alm. Arreia 10.00 3
m 3.000,00 30.000,00
3.2 Enro. Pedra 13.31 3
m 5.000,00 65.500,00
3.3 Betão de
limpeza
13.31 3
m 9.732,00 129.532,00
3.4 Sapata 46.60 3
m 10.203,00 475.459,80
3.4.
1
Estribo 934.04 ml 30,00 28.020,00
Subtotal 3 728.511,80
4 Pilar 169.72 3
m 11.458,00 1.944.651,76
4.1 Armadura 3472.00ml 33,00 114.576,00
4.2 Estribo 3723.60ml 26,00 96.798,00
Subtotal 4 2.156.025,76
5 Alvenaria 406 15,00 6.090,00
Subtotal 5 6.090,00
6 Laje de betão 40 3
m 11.458,00 458.320,00
6.1 Estribo 3464.00ml 30,00 103.920,00
Subtotal 6 562.240,00
7 Pilaretes 0.237 3
m 11.458,00 2.715,54
7.1 Armadura 84.48ml 30,00 253.440,00
7.2 Estribos 38.64ml 26,00 1.004,64
Subtotal 6 257.160,18
8 Mão-de-obra --- --- 1.113.763,00
Total +IVA 3.964.997,24
24

25. 5. CONCLUSÃO
Com o trabalho findo, dizer que foi com grande esforço que adquirimos o conteúdo
presente nele, visto que é um tema pouco conhecido. Mas dizer que independentemente
do procedimento a utilizar, no estudo de aquedutos deve ser efectuado um
reconhecimento do local das travessias, tendo em vista uma avaliação das condições de
escoamento a jusante e, ainda estabelecer a altura máxima de águas a montante do
aqueduto, de forma a evitar possíveis prejuízos da plataforma. Mas graças a Deus que
este não é o nosso caso.
Mas dizer que o ecentuado desenvolvimento da rede viaria nacional registado nos
últimos anos implicou a construção de grande numero de atravessamento de linhas de
água, principalmente nas zonas proximas a valas de drenagem (exemplo concreto a Av.
24 de Julho). Contudo tem surgido novas técnicas de dimensionamento e uma delas é o
dimensionamento automatico, isto é por meio de calculos computadorizados que tem a
vantagem de apresentar a simulação da situação.
A protecçao com enrocamento é frequentemente utilizada quando a velocidade do
escoamento a saida de aquedutos é inferior a 4,5 m/s, pois, para estas cituaçoes, é mais
economica de que a construçao de estruturas de dessipaçao de energia. O
dimensionamento de protecçao pode ser efectuado de acordo com a velocidade a saida e
de acordo com a natureza dos solos predominantes no local da obra.
Contudo esperamos ter cumprido com a meta, e que o nosso trabalho possa ser uma
grande ajuda a quem tiver o privilégio de ler e que possa ainda facilitar os futuros
trabalhos envolvendo o mesmo tema.
25

26. 6. Bibliografia
6.1. Fontes escritas:
• Apontamentos;
• Manual de construção de estradas
J. Antoniou; P. Guterie; J. de Veen. Construindo estradas a mão
6.2. Internet:
http://www.estv.ipv.pt/PaginasPessoais/fmartins/Publica%C3%A7%C3%B5es/Tese
%20Mestrado/T-CIII.pdf
http://www.lamehousing.com.br/uploads/artigos/10092010_133200.pdf
26