66ª Reunião Anual da SBPC

Resumo aceito para apresentação na 66ª Reunião Anual da SBPC pela(o): SBPC - SOCIEDADE BRASILEIRA PARA O PROGRESSO DA CIÊNCIA

B. Engenharias - 1. Engenharias - 2. Engenharia Civil

AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA E DIMENSIONAMENTO DE DESCIDAS D’ÁGUA EM DEGRAUS RECOMENDADOS PELO DNIT POR SIMULAÇÕES COM O SOFTWARE SISCCOH.

Felipe Laffiti Assis Soares - Dept. de Eng. Hidráulica e Recursos Hídricos - EE/UFMG Márcia Maria Lara Pinto Coelho - Orientadora - Dept. de Eng. Hidráulica e Recursos Hídricos - EE/UFMG Mariana de Carvalho Alves - Depto de Anatomia e Imagem - Faculdade de Medicina/UFMG

INTRODUÇÃO:

Descidas d’água em degraus são estruturas hidráulicas de drenagem superficial utilizadas em situações de grandes declives, para evitar fluxos com grande força destrutiva. Essas estruturas são capazes de reduzir a energia do escoamento por alterar o sentido do fluxo ao longo de seus degraus. Muito utilizadas em grandes obras como em vertedouros de barragens, mas também como dispositivos de drenagem superficial nos centros urbanos, em cortes e aterros de vias e estradas. Nesses seguem o padrão fornecido pelo DNIT, que detalha apenas alguns modelos sem maiores definições do projeto a ser aplicado, limitando a ação do projetista. Essa limitação pode eventualmente tornar o projeto mais caro, superdimensionando as estruturas ou pior, pode comprometer a obra, demandando um retrabalho ou ainda colocando vidas em risco.Como todos os projetos de vias e estradas do país devem ser executados com os dispositivos nele apresentados, faz-se necessário uma revisão da eficiência dos mesmos, afinal, é mais interessante manter um padrão dessa forma ou exigir do projetista uma solução mais engenhosa?

OBJETIVO DO TRABALHO:

O presente trabalho visa avaliar os projetos-tipo descida d’água em degraus do DNIT (Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes, segundo o manual de 2010), utilizando um modelo computacional. Este modelo foi baseado no artigo “FLOW RESISTANCE OF SKIMMING FLOW IN STEPPED CHANNELS” de YASUDA et al. (2001) e permite a determinação dos regimes e altura máxima da lâmina d’água.

MÉTODOS:

O álbum de projetos-tipo de dispositivos de drenagem do DNIT fornece diversas estruturas pré-dimensionadas para aplicação em seus projetos. Somente dois tipos de descidas d’água em degraus são fornecidos, são elas: Descidas d’água de cortes em degraus – DCD; e descidas d’água de aterros em degraus – DAD. Em ambos os casos o comprimento e altura dos degraus já está definido, cabendo ao projetista escolher dentro da tabela fornecida junto ao álbum, somente a largura da estrutura. Como o dimensionamento dessas estruturas depende também da vazão, foram simuladas diversas situações utilizando o software SisCCoH (Sistema para Cálculos de Componentes Hidráulicos) para as estruturas recomendadas analisando o comportamento do escoamento. Foi escolhida uma faixa de vazões usuais de drenagem superficial urbana para pequenas áreas, fixando um desnível de 5m e considerando a média de chuvas de Belo Horizonte. Assim, serão realizadas 10 simulações com vazões de 0,5m³/s até 5,0m³/s, com variações de 0,5m³/s para cada uma das descidas d’água apresentadas pelo órgão nacional. Totalizando 90 simulações para avaliação do tipo de escoamento característico e altura máxima do fluxo nos tipos previstos.

RESULTADOS E DISCUSSÃO:

Das 90 simulações realizadas, em 79% das situações o regime de escoamento foi o Skimmng Flow (escoamento deslizante sobre turbilhões), característica observada principalmente com o aumento da vazão. Apenas 12% se encontravam na faixa de Nappe Flow (escoamento em quedas sucessivas). Os demais 9% ficaram numa faixa de transição, onde não se é possível de determinar as características do escoamento, o que torna ainda mais difícil o dimensionamento. Mas o que mais chama a atenção é que em 100% dos casos onde se pode determinar a altura do escoamento, este foi superior às paredes laterais previstas em projeto. Em alguns casos, o jato d’água chega a ser três vezes maior que a proteção lateral. Quando a altura do escoamento supera as paredes laterais, a estrutura perde sua principal função, e o fluxo d’água pode causar danos ao aterro onde está instalada, podendo até ser deslocada.

CONCLUSÕES:

O material fornecido pelo DNIT é interessante na fase preliminar do projeto. Porém, restrições impostas pelo local a ser implantada a estrutura e a ausência de informações sobre sua eficiência hidráulica pode tornar essas estruturas inoperantes. O projetista necessita de liberdade para poder exercer a engenharia e propor soluções eficientes e econômicas. Quando há essa limitação, o projetista acaba por modelar seu projeto, visando adequar as estruturas padronizadas, tornando-o mais complexo e menos econômico. Tendo em vista as inadequações verificadas nas simulações, seria recomendável a proposição de modelos mais flexíveis para as descidas em degraus, cuja capacidade hidráulica fosse conhecida.

Palavras-chave: Descidas d’água em degrau, Descidas d’água tipo escada, DNIT.